DE102014209793B4 - Method and device for operating an internal combustion engine - Google Patents

Method and device for operating an internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
DE102014209793B4
DE102014209793B4 DE102014209793.2A DE102014209793A DE102014209793B4 DE 102014209793 B4 DE102014209793 B4 DE 102014209793B4 DE 102014209793 A DE102014209793 A DE 102014209793A DE 102014209793 B4 DE102014209793 B4 DE 102014209793B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
model
temperature
gas
pressure
time
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102014209793.2A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102014209793A1 (en
Inventor
Thomas Burkhardt
Jürgen Dingl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE102014209793.2A priority Critical patent/DE102014209793B4/en
Priority to KR1020167035699A priority patent/KR20170007460A/en
Priority to PCT/EP2015/059300 priority patent/WO2015176930A1/en
Priority to US15/312,241 priority patent/US10240546B2/en
Priority to CN201580026475.0A priority patent/CN106460698A/en
Publication of DE102014209793A1 publication Critical patent/DE102014209793A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102014209793B4 publication Critical patent/DE102014209793B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/182Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow for the control of a fuel injection device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413Controller structures or design
    • F02D2041/1415Controller structures or design using a state feedback or a state space representation
    • F02D2041/1416Observer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • F02D2041/1437Simulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406Intake manifold pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414Air temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine umfassend einen Ansaugtrakt (1) und einen oder mehrere Zylinder (Z1 bis Z4), denen jeweils Gaseinlassventile (12) und Gasauslassventile (13) zugeordnet sind, wobei Gaswechselventile Gaseinlassventile (12) und Gasauslassventile (13) umfassen, bei dem in einem ersten Betriebszustand- zyklisch eine Modelltemperatur eines Gases im Ansaugtrakt (1) für einen aktuellen Zeitpunkt ermittelt wird abhängig von einem vorgegebenen Saugrohrmodell und frei von einem Temperaturmesswert des Gases, der dem aktuellem Zeitpunkt zugeordnet ist,- wobei die Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt ermittelt wird abhängig von einer Modelltemperatur, die für einen vorangegangenen Zeitpunkt ermittelt wurde,- abhängig von der für den aktuellen Zeitpunkt ermittelten Modelltemperatur eine Zylinderluftmasse ermittelt wird, die sich nach Schließen der Gaswechselventile in dem jeweiligen Zylinder befindet, bei dem in einem zweiten Betriebszustand- ein Temperaturmesswert des Gases bereitgestellt wird, der repräsentativ ist für eine Temperatur des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt,- ein Temperaturkorrekturwert abhängig von der Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt und dem bereitgestellten Temperaturmesswert ermittelt wird,- der Temperaturkorrekturwert dem Saugrohrmodell zugeordnet wird und- zumindest in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand die Modelltemperatur für den aktuellen Zustand abhängig von dem Temperaturkorrekturwert mittels des Saugrohrmodells ermittelt wird und bei dem die Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Temperaturmesswert angepasst wird, indem die Modelltemperatur um einen vorgegebenen Faktor in Richtung des Temperaturmesswerts korrigiert wird.Method for operating an internal combustion engine comprising an intake tract (1) and one or more cylinders (Z1 to Z4), to which gas inlet valves (12) and gas outlet valves (13) are assigned, wherein gas exchange valves include gas inlet valves (12) and gas outlet valves (13) in which a model temperature of a gas in the intake tract (1) is determined cyclically for a current point in time in a first operating state, depending on a predefined intake manifold model and free of a measured temperature value of the gas which is assigned to the current point in time, the model temperature for the current point in time is determined depending on a model temperature, which was determined for a previous point in time, - depending on the model temperature determined for the current point in time, a cylinder air mass is determined which, after the gas exchange valves are closed, is in the respective cylinder, in which in a second operating state Tempe The measured temperature value of the gas is provided, which is representative of a temperature of the gas at the current time, - a temperature correction value is determined depending on the model temperature for the current time and the temperature measurement value provided, - the temperature correction value is assigned to the intake manifold model and - at least in the first and the second operating state, the model temperature for the current state is determined as a function of the temperature correction value by means of the intake manifold model and in which the model temperature for the current time is adapted as a function of the temperature measurement value provided, by correcting the model temperature by a predetermined factor in the direction of the temperature measurement value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem oder mehreren Zylindern, denen jeweils Gaseinlassventile zugeordnet sind.The invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine with one or more cylinders, each of which gas inlet valves are assigned.

Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen erfolgen, indem die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern der Brennkraftmaschine entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck werden Abgaskatalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln.Ever stricter legal regulations with regard to permissible pollutant emissions from motor vehicles in which internal combustion engines are arranged make it necessary to keep the pollutant emissions as low as possible during the operation of the internal combustion engine. On the one hand, this can be done by reducing the pollutant emissions that arise during the combustion of the air / fuel mixture in the respective cylinders of the internal combustion engine. On the other hand, exhaust gas aftertreatment systems are used in internal combustion engines, which convert the pollutant emissions that are generated in the respective cylinders during the combustion process of the air / fuel mixture into harmless substances. For this purpose, catalytic converters are used that convert carbon monoxide, hydrocarbons and nitrogen oxides into harmless substances.

Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen während der Verbrennung in dem jeweiligen Zylinder als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch den Abgaskatalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus.Both the targeted influencing of the generation of the pollutant emissions during the combustion in the respective cylinder and the conversion of the pollutant components with a high efficiency by the exhaust gas catalytic converter require a very precisely set air / fuel ratio in the respective cylinder.

Ein Saugrohrmodell ist beispielsweise in dem Fachbuch „Handbuch Verbrennungsmotor, Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven“ , Herausgeber Richard van Basshuysen/Fred Schäfer, 2. verbesserte Auflage, Juni 2002, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, Seiten 557 bis 559, beschrieben. Ferner sind derartige Saugrohrmodelle auch in EP 0820559 B1 und EP 0886725 B1 beschrieben.An intake manifold model is, for example, in the specialist book "Manual Combustion Engine, Fundamentals, Components, Systems, Perspectives", publisher Richard van Basshuysen / Fred Schäfer, 2nd improved edition, June 2002, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig / Wiesbaden, pages 557 to 559. Such intake manifold models are also in EP 0820559 B1 and EP 0886725 B1 described.

In der DE 11 2010 004 825 T5 ist eine Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung beschrieben, die ein Einlassrohrtemperaturverhalten während einer Übergangszeit selbst in einem Verbrennungsmotor, der mit einem variablen Ventil oder Turbolader eingebettet ist, genau abschätzen kann. Die Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung schätzt das Übergangsverhalten der Einlassrohrtemperatur auf der Basis einer Durchflussrate von Gas, das in das Einlassrohr strömt, einer Durchflussrate von Gas, das aus dem Einlassrohr strömt, eines Einlassrohrdruckes und einer Zeitänderungsrate des Einlassrohrdrucks ab. Die Vorrichtung führt während der Übergangszeit eine Klopfsteuerung auf der Basis des abgeschätzten Übergangsverhaltens der Einlassrohrtemperatur durch.In the DE 11 2010 004 825 T5 describes an engine control device that can accurately estimate intake pipe temperature behavior during a transitional period even in an engine embedded with a variable valve or turbocharger. The engine control device estimates the transition behavior of the intake pipe temperature based on a flow rate of gas flowing into the intake pipe, a flow rate of gas flowing out of the intake pipe, an intake pipe pressure, and a time change rate of the intake pipe pressure. The device performs knock control based on the estimated transition behavior of the intake pipe temperature during the transition period.

In der Veröffentlichung von F. Karlsson: „Modelling the Intake Manifold Dynamics in a Diesel Engine“, Linköping, 2. April 2001, - Examensarbeit sind Modelle für die Saugstrecke von Brennkraftmaschinen beschrieben. In dieser Veröffentlichung ist offenbart, dass als Zustandsvariable nicht nur wie üblich Druck- und Gasmasse verwendet werden können, sondern auch Druck und Temperatur. Anhand der Differentialgleichungen für das „pT state model“ können zur Berechnung von Modelltemperatur und Modelldruck jeweils die Modellgrößen aus dem vorherigen Rechenschritt verwendet werden.In the publication by F. Karlsson: "Modeling the Intake Manifold Dynamics in a Diesel Engine", Linköping, April 2, 2001, - Exam work models for the suction section of internal combustion engines are described. It is disclosed in this publication that not only pressure and gas mass can be used as the state variable, but also pressure and temperature. Using the differential equations for the "pT state model", the model sizes from the previous calculation step can be used to calculate the model temperature and model pressure.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise die einen Beitrag leistet für einen zuverlässigen und emissionsarmen Betrieb der Brennkraftmaschine.The object on which the invention is based is to create a method and a device for operating an internal combustion engine which makes a contribution to reliable and low-emission operation of the internal combustion engine.

Die Aufgabe wird gelöst für ein Verfahren durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1 und 2 und für eine Vorrichtung durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is achieved for a method by the features of the independent claims 1 and 2 and for a device by the features of the independent claim 8. Advantageous embodiments are characterized in the subclaims.

Die Erfindung zeichnet sich aus einerseits durch ein Verfahren und andererseits durch eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugtrakt und einem oder mehreren Zylindern, denen jeweils Gaseinlassventile und Gasauslassventile zugeordnet sind, wobei Gaswechselventile Gaseinlassventile und Gasauslassventile umfassen.The invention is characterized on the one hand by a method and on the other hand by a corresponding device for operating an internal combustion engine with an intake tract and one or more cylinders, each of which gas inlet valves and gas outlet valves are assigned, gas exchange valves comprising gas inlet valves and gas outlet valves.

In einem ersten Betriebszustand wird zyklisch eine Modelltemperatur eines Gases im Ansaugtrakt für einen aktuellen Zeitpunkt ermittelt abhängig von einem vorgegebenen Saugrohrmodell und frei von einem Temperaturmesswert des Gases, der dem aktuellem Zeitpunkt zugeordnet ist. Die Modelltemperatur wird für den aktuellen Zeitpunkt ermittelt abhängig von einer Modelltemperatur, die für einen vorangegangenen Zeitpunkt ermittelt wurde. Abhängig von der für den aktuellen Zeitpunkt ermittelten Modelltemperatur wird eine Zylinderluftmasse ermittelt, die sich nach Schließen der Gaswechselventile in dem jeweiligen Zylinder befindet.In a first operating state, a model temperature of a gas in the intake tract is determined cyclically for a current point in time depending on a predefined intake manifold model and free of a temperature measurement value of the gas that is assigned to the current point in time. The model temperature is determined for the current point in time depending on a model temperature for a previous one Time was determined. Depending on the model temperature determined for the current point in time, a cylinder air mass is determined which is in the respective cylinder after the gas exchange valves have been closed.

In einem zweiten Betriebszustand wird ein Temperaturmesswert des Gases bereitgestellt, der repräsentativ ist für eine Temperatur des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt.
Ein Temperaturkorrekturwert wird abhängig von der Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt und dem bereitgestellten Temperaturmesswert ermittelt.
In a second operating state, a temperature measurement value of the gas is provided which is representative of a temperature of the gas at the current time.
A temperature correction value is determined depending on the model temperature for the current time and the temperature measurement value provided.

Der Temperaturkorrekturwert wird dem Saugrohrmodell zugeordnet und zumindest in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand die Modelltemperatur für den aktuellen Zustand abhängig von dem Temperaturkorrekturwert mittels des Saugrohrmodells ermittelt, und bei dem die Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Temperaturmesswert angepasst wird, indem die Modelltemperatur um einen vorgegebenen Faktor in Richtung des Temperaturmesswerts korrigiert wird.The temperature correction value is assigned to the intake manifold model and, at least in the first and the second operating state, the model temperature for the current state is determined depending on the temperature correction value by means of the intake manifold model, and the model temperature is adapted for the current time depending on the temperature measurement value provided by the model temperature is corrected by a predetermined factor in the direction of the temperature measured value.

Der erste Betriebszustand ist insbesondere ein instationärer Betriebszustand. Der vorangegangene Zeitpunkt ist insbesondere dem letzten Zyklus zugeordnet.The first operating state is in particular an unsteady operating state. The previous point in time is particularly assigned to the last cycle.

Ein Temperatursensor im Ansaugtrakt hat häufig eine relativ große Verzögerung. Indem die Zylinderluftmasse frei von einem Temperaturmesswert ermittelt wird, der dem aktuellem Zeitpunkt zugeordnet ist, kann sehr schnell eine Zylinderluftmasse ermittelt werden und dadurch ein Beitrag zu einem zuverlässigen und emissionsarmen Betrieb der Brennkraftmaschine geleistet werden, da die Zylinderluftmasse als Grundlage für die Kraftstoffzumessung genutzt werden kann.A temperature sensor in the intake tract often has a relatively large delay. By determining the cylinder air mass free of a temperature measurement value that is assigned to the current point in time, a cylinder air mass can be determined very quickly, thereby making a contribution to reliable and low-emission operation of the internal combustion engine, since the cylinder air mass can be used as the basis for the fuel metering ,

Abhängig von der Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt und dem bereitgestellten Temperaturmesswert wird ein Temperaturkorrekturwert ermittelt. Der Temperaturkorrekturwert wird dem Saugrohrmodell zugeordnet und zumindest in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand wird die Modelltemperatur für den aktuellen Zustand abhängig von dem Temperaturkorrekturwert mittels des Saugrohrmodells ermittelt.A temperature correction value is determined depending on the model temperature for the current point in time and the temperature measurement value provided. The temperature correction value is assigned to the intake manifold model and at least in the first and the second operating state, the model temperature for the current state is determined as a function of the temperature correction value by means of the intake manifold model.

Der zweite Betriebszustand ist insbesondere ein quasistationärer Betriebszustand. Der quasistationäre Betriebszustand zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass alle Eingangssignale des Saugrohrmodells eine vorgegebene Zeit, wie beispielsweise mehrere Sekunden, im Wesentlichen konstant sind. Da sich die Temperatur des Gases in dem zweiten Betriebszustand im Wesentlichen nicht verändert, ist der Temperaturmesswert des Gases, der repräsentativ ist für eine Temperatur des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt, beispielsweise der Temperaturmesswert des Gases, der dem aktuellem Zeitpunkt zugeordnet ist oder ein Temperaturmesswert des Gases, der dem vorangegangenen Zeitpunkt zugeordnet ist.The second operating state is in particular a quasi-stationary operating state. The quasi-stationary operating state is distinguished, for example, by the fact that all input signals of the intake manifold model are essentially constant for a predetermined time, for example several seconds. Since the temperature of the gas essentially does not change in the second operating state, the temperature measurement value of the gas that is representative of a temperature of the gas at the current time is, for example, the temperature measurement value of the gas that is assigned to the current time or a temperature measurement value of the Gases assigned to the previous point in time.

Der Temperaturkorrekturwert wird beispielsweise derart ermittelt, dass die Differenz zwischen Modelltemperatur und Temperaturmesswert minimiert wird. Beispielsweise wird mittels des Temperaturkorrekturwerts die Modellgröße „Temperatur des Drosselklappenmassenstroms“ des Saugrohrmodells korrigiert. Möglich ist alternativ oder zusätzlich auch die Einführung eines zusätzlichen, nicht physikalisch modellierten Modelleingangs „Wärmestrom durch die Saugrohrwand“, der derart mittels des Temperaturkorrekturwerts korrigiert wird, dass die Differenz zwischen Modelltemperatur und Temperaturmesswert minimiert wird. Auf diese Weise kann die Ermittlung der Zylinderluftmasse besonders genau erfolgen.The temperature correction value is determined, for example, in such a way that the difference between the model temperature and the temperature measured value is minimized. For example, the model variable “temperature of the throttle valve mass flow” of the intake manifold model is corrected using the temperature correction value. As an alternative or in addition, it is also possible to introduce an additional, non-physically modeled model input “heat flow through the intake manifold wall”, which is corrected using the temperature correction value in such a way that the difference between the model temperature and the temperature measured value is minimized. In this way, the cylinder air mass can be determined particularly precisely.

Ferner wird in dem zweiten Betriebszustand der Temperaturmesswert des Gases bereitgestellt, der repräsentativ ist für eine Temperatur des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt und die Modelltemperatur wird für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Temperaturmesswert angepasst.Furthermore, in the second operating state, the temperature measurement value of the gas is provided, which is representative of a temperature of the gas at the current time, and the model temperature is adapted for the current time depending on the temperature measurement value provided.

In dem zweiten Betriebszustand spielt die relativ große Verzögerung des Temperatursensors gegebenenfalls keine Rolle, da sich die Werte des Sensors im Wesentlichen nicht ändern. Somit kann in dem zweiten Betriebszustand die Modelltemperatur einfach an den Temperaturmesswert angepasst werden. Diese Anpassung kann wiederum bei einem Wechsel in den ersten Betriebszustand genutzt werden, da im ersten Betriebszustand die Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt ermittelt wird abhängig von einer Modelltemperatur, die für einen vorangegangenen Zeitpunkt ermittelt wurde. Hierdurch kann somit die Zylinderluftmasse in beiden Betriebszuständen besonders genau und trotzdem sehr schnell ermittelt werden.In the second operating state, the relatively large delay of the temperature sensor may not play a role, since the values of the sensor essentially do not change. In the second operating state, the model temperature can thus be easily adapted to the temperature measured value. This adaptation can in turn be used when changing to the first operating state, since in the first operating state the model temperature for the current point in time is determined as a function of a model temperature that was determined for a previous point in time. As a result, the cylinder air mass can be determined particularly precisely and nevertheless very quickly in both operating states.

Auf diese Weise kann die Korrektur der Zylinderluftmasse besonders robust und sehr einfach erfolgen, da beispielsweise sehr wenige Berechnungsschritte für die Korrektur notwendig sind. In this way, the correction of the cylinder air mass can be carried out in a particularly robust and very simple manner, since, for example, very few calculation steps are necessary for the correction.

Auf diese Weise kann die Korrektur der Zylinderluftmasse besonders robust und sehr genau erfolgen, da auf einfach Weise die Differenz für die Korrektur genutzt wird.In this way, the correction of the cylinder air mass can be carried out particularly robustly and very precisely, since the difference is used in a simple manner for the correction.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zyklisch ein Modelldruck eines Gases im Ansaugtrakt für einen aktuellen Zeitpunkt ermittelt abhängig von dem vorgegebenen Saugrohrmodell und frei von einem Druckmesswert des Gases, der dem aktuellem Zeitpunkt zugeordnet ist. Der Modelldruck wird für den aktuellen Zeitpunkt ermittelt abhängig von einem Modelldruck, der für einen vorangegangenen Zeitpunkt ermittelt wurde. Abhängig von dem für den aktuellen Zeitpunkt ermittelten Modelldruck wird die Zylinderluftmasse ermittelt.According to an advantageous embodiment, a model pressure of a gas in the intake tract is determined cyclically for a current point in time depending on the predefined intake manifold model and free of a pressure measurement value of the gas that is assigned to the current point in time. The model print is determined for the current point in time depending on a model print that was determined for a previous point in time. The cylinder air mass is determined depending on the model pressure determined for the current point in time.

Auch ein Drucksensor im Ansaugtrakt kann gegebenenfalls Messfehler aufweisen. Indem die Zylinderluftmasse frei von einem dem Druckmesswert ermittelt wird, der dem aktuellem Zeitpunkt zugeordnet ist, kann sehr schnell eine Zylinderluftmasse ermittelt werden und dadurch ein Beitrag zu einem zuverlässigen und emissionsarmen Betrieb der Brennkraftmaschine geleistet werden, da die Zylinderluftmasse als Grundlage für die Kraftstoffzumessung genutzt werden kann.A pressure sensor in the intake tract may also have measurement errors. By determining the cylinder air mass free of a pressure measurement value that is assigned to the current point in time, a cylinder air mass can be determined very quickly, thereby making a contribution to reliable and low-emission operation of the internal combustion engine, since the cylinder air mass is used as the basis for the fuel metering can.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird in dem zweiten Betriebszustand ein Druckmesswert des Gases bereitgestellt, der repräsentativ ist für einen Druck des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt. Ein Druckkorrekturwert wird ermittelt abhängig von dem Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt und dem bereitgestellten Druckmesswert. Der Druckkorrekturwert wird dem Saugrohrmodell zugeordnet und zumindest in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand wird der Modelldruck für den aktuellen Zustand abhängig von dem Druckkorrekturwert mittels des Saugrohrmodells ermittelt.According to a further advantageous embodiment, a pressure measurement value of the gas is provided in the second operating state, which is representative of a pressure of the gas at the current time. A pressure correction value is determined depending on the model pressure for the current point in time and the pressure measurement value provided. The pressure correction value is assigned to the intake manifold model and at least in the first and the second operating state, the model pressure for the current state is determined depending on the pressure correction value by means of the intake manifold model.

Der Druckkorrekturwert wird beispielsweise derart ermittelt, dass die Differenz zwischen Modelldruck und Druckmesswert minimiert wird. Beispielsweise wird eine Modellgröße des Saugrohrmodells, die repräsentativ ist für die wirksame Querschnittsfläche der Drosselklappe derart mittels des Druckkorrekturwerts korrigiert, dass die Differenz zwischen Modelldruck und Druckmesswert minimiert wird. Auf diese Weise kann die Ermittlung der Zylinderluftmasse besonders genau erfolgen.The pressure correction value is determined, for example, in such a way that the difference between model pressure and pressure measurement value is minimized. For example, a model size of the intake manifold model that is representative of the effective cross-sectional area of the throttle valve is corrected by means of the pressure correction value such that the difference between the model pressure and the pressure measurement value is minimized. In this way, the cylinder air mass can be determined particularly precisely.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird in dem zweiten Betriebszustand ein Druckmesswert des Gases bereitgestellt, der repräsentativ ist für einen Druck des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt und der Modelldruck wird für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Druckmesswert angepasst.According to a further advantageous embodiment, a pressure measurement value of the gas is provided in the second operating state, which is representative of a pressure of the gas at the current time and the model pressure is adapted for the current time depending on the pressure measurement value provided.

Da sich der die Druck des Gases in dem zweiten Betriebszustand im Wesentlichen nicht verändert, ist der Druckmesswert des Gases, der repräsentativ ist für einen Druck des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt, beispielsweise der Druckmesswert des Gases, der dem aktuellem Zeitpunkt zugeordnet ist oder ein Druckmesswert des Gases, der dem vorangegangenen Zeitpunkt zugeordnet ist.Since the pressure of the gas essentially does not change in the second operating state, the pressure measurement value of the gas that is representative of a pressure of the gas at the current time is, for example, the pressure measurement value of the gas that is assigned to the current time or a pressure measurement value of the gas associated with the previous point in time.

In dem zweiten Betriebszustand ändern sich die Werte des Drucksensors im Wesentlichen nicht. Somit kann in dem zweiten Betriebszustand der Modelldruck einfach an den Druckmesswert angepasst werden. Diese Anpassung kann wiederum bei einem Wechsel in den ersten Betriebszustand genutzt werden, da im ersten Betriebszustand der Modelldruck ermittelt wird abhängig von einem Modelldruck, die für einen vorangegangenen Zeitpunkt ermittelt wurde. Hierdurch kann somit die Zylinderluftmasse in beiden Betriebszuständen besonders genau und trotzdem sehr schnell ermittelt werden.In the second operating state, the values of the pressure sensor essentially do not change. Thus, in the second operating state, the model pressure can easily be adapted to the pressure measurement value. This adaptation can in turn be used when changing to the first operating state, since in the first operating state the model pressure is determined as a function of a model pressure that was determined for a previous point in time. As a result, the cylinder air mass can be determined particularly precisely and nevertheless very quickly in both operating states.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Druckmesswert angepasst, indem der Modelldruck um einen vorgegebenen Faktor in Richtung des Druckmesswerts korrigiert wird.According to a further advantageous embodiment, the model pressure for the current time is adjusted depending on the pressure measurement value provided, in that the model pressure is corrected by a predetermined factor in the direction of the pressure measurement value.

Auf diese Weise kann die Korrektur der Zylinderluftmasse besonders robust und sehr einfach erfolgen, da beispielsweise sehr wenige Berechnungsschritte für die Korrektur notwendig sind.In this way, the correction of the cylinder air mass can be carried out in a particularly robust and very simple manner, since, for example, very few calculation steps are necessary for the correction.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Druckmesswert angepasst, indem der Modelldruck abhängig von dem Betrag der Differenz des Modelldrucks und dem bereitgestellten Druckmesswert in Richtung des Druckmesswerts korrigiert wird.According to a further advantageous embodiment, the model pressure for the current time is adapted depending on the pressure measurement value provided, in that the model pressure is corrected in the direction of the pressure measurement value depending on the amount of the difference in the model pressure and the pressure measurement value provided.

Auf diese Weise kann die Korrektur der Zylinderluftmasse besonders robust und sehr genau erfolgen, da auf einfach Weise die Differenz für die Korrektur genutzt wird.In this way, the correction of the cylinder air mass can be carried out particularly robustly and very precisely, since the difference is used in a simple manner for the correction.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine Brennkraftmaschine mit einer zugeordneten Steuervorrichtung,
  • 2 einen Ausschnitt eines Ansaugtrakts der Brennkraftmaschine und
  • 3 eine auf eine Funktion x(t) angewandte Trapezintegrationsformel
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings. Show it:
  • 1 an internal combustion engine with an associated control device,
  • 2 a section of an intake tract of the internal combustion engine and
  • 3 a trapezoidal integration formula applied to a function x (t)

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Elements of the same construction or function are identified with the same reference symbols in all figures.

Eine Brennkraftmaschine umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4.An internal combustion engine includes an intake tract 1 , an engine block 2 , a cylinder head 3 and an exhaust tract 4 ,

Der Ansaugtrakt 1 umfasst bevorzugt eine Drosselklappe 5, einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in einen Brennraum 9 des Motorblocks 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit einem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist. Die Brennkraftmaschine umfasst neben dem Zylinder Z1 vorzugsweise weitere Zylinder Z2, Z3, Z4. Die Brennkraftmaschine kann aber auch jede beliebige andere Anzahl an Zylindern umfassen. Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt in einem Kraftfahrzeug angeordnet.The intake tract 1 preferably comprises a throttle valve 5 , a collector 6 and a suction pipe 7 that towards a cylinder Z1 via an inlet duct into a combustion chamber 9 of the engine block 2 is led. The engine block 2 includes a crankshaft 8th which have a connecting rod 10 with a piston 11 of the cylinder Z1 is coupled. The internal combustion engine includes next to the cylinder Z1 preferably other cylinders Z2 . Z3 . Z4 , However, the internal combustion engine can also comprise any other number of cylinders. The internal combustion engine is preferably arranged in a motor vehicle.

In dem Zylinderkopf 3 sind bevorzugt ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19 angeordnet. Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.In the cylinder head 3 are preferably an injection valve 18 and a spark plug 19 arranged. Alternatively, the injection valve 18 also in the intake manifold 7 be arranged.

In dem Abgastrakt 4 ist vorzugsweise ein Abgaskatalysator 21 angeordnet, der bevorzugt als Dreiwegekatalysator ausgebildet ist.In the exhaust system 4 is preferably an exhaust gas catalytic converter 21 arranged, which is preferably designed as a three-way catalyst.

Ferner kann auch eine Phasen-Verstelleinrichtung vorgesehen sein, die beispielsweise mit der Kurbelwelle 8 und einer Einlassnockenwelle gekoppelt ist. Die Einlassnockenwelle ist mit einem Gaseinlassventil 12 des jeweiligen Zylinders gekoppelt. Die Phasen-Verstelleinrichtung ist dazu ausgebildet, ein Verstellen einer Phase der Einlassnockenwelle zu der Kurbelwelle 8 zu ermöglichen. Ferner kann grundsätzlich die Phasen-Verstelleinrichtung alternativ oder zusätzlich auch dazu ausgebildet sein, eine Phase einer Auslassnockenwelle zu der Kurbelwelle 8 zu verstellen, wobei die Auslassnockenwelle mit einem Gasauslassventil 13 gekoppelt ist.Furthermore, a phase adjustment device can also be provided, for example with the crankshaft 8th and an intake camshaft is coupled. The intake camshaft is with a gas intake valve 12 of the respective cylinder coupled. The phase adjustment device is designed to adjust a phase of the intake camshaft to the crankshaft 8th to enable. Furthermore, in principle, the phase adjustment device can alternatively or additionally also be designed to form a phase of an exhaust camshaft to the crankshaft 8th to adjust, the exhaust camshaft with a gas exhaust valve 13 is coupled.

Ferner kann auch eine Schaltklappe oder ein sonstiger Schaltmechanismus zum Verändern einer effektiven Saugrohrlänge in dem Ansaugtrakt 1 vorgesehen sein. Darüber hinaus können auch beispielsweise eine oder mehrere Drallklappen vorgesehen sein.Furthermore, a switching flap or another switching mechanism for changing an effective intake pipe length in the intake tract can also be used 1 be provided. In addition, one or more swirl flaps can also be provided, for example.

Ferner kann auch ein Lader vorgesehen sein, der beispielsweise als Abgasturbolader ausgebildet sein kann und so eine Turbine und einen Kompressor umfasst.Furthermore, a charger can also be provided, which can be designed, for example, as an exhaust gas turbocharger and thus comprises a turbine and a compressor.

Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Messwert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine umfassen die Messgrößen und aus den Messgrößen abgeleitete Größen. Die Steuervorrichtung 25 ist dazu ausgebildet, abhängig von mindestens einer Messgröße Stellgrößen zu ermitteln, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden. Die Sensoren sind beispielsweise ein Pedalstellungsgeber 26, der eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, der einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein Drosselklappenstellungssensor 30, der einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 5 erfasst, ein Umgebungsdrucksensor 32, der einen Umgebungsdruck einer Umgebung der Brennkraftmaschine erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, der einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, der einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl der Brennkraftmaschine zugeordnet wird. Ferner ist eine Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts des Abgaskatalysators 21 angeordnet ist und beispielsweise einen Restsauerstoffgehalt des Abgases der Brennkraftmaschine erfasst und deren Messsignal repräsentativ ist für ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis stromaufwärts der Abgassonde 42 vor der Verbrennung. Zum Erfassen der Position der Einlassnockenwelle und/oder der Auslassnockenwelle können ein Einlassnockenwellen-Sensor beziehungsweise ein Auslassnockenwellen-Sensor vorgesehen sein. Darüber hinaus ist bevorzugt ein Temperatursensor vorgesehen, der eine Umgebungstemperatur der Brennkraftmaschine erfasst, und/oder ein weiterer Temperatursensor vorgesehen, dessen Messsignal repräsentativ ist für eine Ansauglufttemperatur in dem Ansaugtrakt 1, die auch als Saugrohrtemperatur bezeichnet werden kann. Ferner kann auch ein Abgasdrucksensor vorgesehen sein, dessen Messsignal repräsentativ ist für einen Abgaskrümmerdruck, also einem Druck in dem Abgastrakt 4.A control device 25 It is provided which sensors are assigned, which record different measured variables and each determine the measured value of the measured variable. Operating variables of the internal combustion engine include the measured variables and variables derived from the measured variables. The control device 25 is designed to determine manipulated variables as a function of at least one measured variable, which are then converted into one or more actuating signals for controlling the actuators by means of appropriate actuators. The control device 25 can also be referred to as a device for operating the internal combustion engine. The sensors are, for example, a pedal position transmitter 26 which is an accelerator pedal position of an accelerator pedal 27 detected, an air mass sensor 28 which is an air mass flow upstream of the throttle valve 5 detected, a throttle position sensor 30 that has an opening degree of the throttle valve 5 detected, an ambient pressure sensor 32 , which detects an ambient pressure of an environment of the internal combustion engine, an intake manifold pressure sensor 34 that has an intake manifold pressure in the collector 6 detected, a crankshaft angle sensor 36 , which detects a crankshaft angle, to which a speed of the internal combustion engine is then assigned. There is also an exhaust gas probe 42 provided the upstream of the catalytic converter 21 is arranged and detects, for example, a residual oxygen content of the exhaust gas of the internal combustion engine and whose measurement signal is representative of an air / fuel ratio upstream of the exhaust gas probe 42 before burning. An intake camshaft sensor or an exhaust camshaft sensor can be provided to detect the position of the intake camshaft and / or the exhaust camshaft. In addition, a temperature sensor is preferably provided, which detects an ambient temperature of the internal combustion engine, and / or a further temperature sensor is provided, the measurement signal of which is representative of one Intake air temperature in the intake tract 1 , which can also be called intake manifold temperature. Furthermore, an exhaust gas pressure sensor can also be provided, the measurement signal of which is representative of an exhaust manifold pressure, that is to say a pressure in the exhaust gas tract 4 ,

Je nach Ausführungsform kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.Depending on the embodiment, any subset of the sensors mentioned can be present or additional sensors can also be present.

Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 18 oder die Phasen-Verstelleinrichtung oder die Zündkerze 19 oder ein Abgasrückführventil.The actuators are, for example, the throttle valve 5 who have favourited Gas Inlet and Outlet Valves 12 . 13 , the injector 18 or the phase adjuster or the spark plug 19 or an exhaust gas recirculation valve.

Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, d.h. das Verhältnis der an der Verbrennung im Zylinder teilnehmenden Luftmasse mair,cyl , die auch als Zylinderluftmasse bezeichnet werden kann, zur an der Verbrennung im Zylinder teilnehmenden Kraftstoffmasse mfuel ist ein wichtiger Einflussfaktor für die Schadstoffemissionen einer Brennkraftmaschine. Die Zylinderluftmasse mair,cyl wird in der Steuereinrichtung (Motorsteuergerät) aufgrund vieler verfügbarer Größen geschätzt und dient als Grundlage für die Kraftstoffzumessung. Zur Einhaltung aktueller und zukünftiger Schadstoffemissionsgrenzwerte muss die Zylinderluftmasse im Motorsteuergerät unter allen stationären und transienten Motorbetriebsbedingungen auf wenige Prozent genau bekannt sein.The air-fuel ratio, ie the ratio of participating in the combustion in the cylinder air mass m air, cyl, which may also be referred to as a cylinder air mass, for participating in the combustion in the cylinder fuel mass m fuel is an important factor influencing the pollutant emissions of an internal combustion engine , The cylinder air mass m air, cyl is estimated in the control device (engine control unit) on the basis of the many available sizes and serves as the basis for the fuel metering. In order to comply with current and future pollutant emission limit values, the cylinder air mass in the engine control unit must be known to within a few percent under all stationary and transient engine operating conditions.

Druck und Temperatur des sich im Ansaugtrakt 1 befindenden Gases (Saugrohrdruck pim und Saugrohrtemperatur Tim) sind wesentliche Einflussfaktoren auf die vom Motor angesaugte Zylinderluftmasse mair,cyl und müssen für eine korrekte Schätzung der Zylinderluftmasse im Motorsteuergerät möglichst genau bekannt sein.Pressure and temperature of the in the intake tract 1 Gases present (intake manifold pressure p im and intake manifold temperature T im ) are important influencing factors on the cylinder air mass m air, cyl drawn in by the engine and must be known as precisely as possible in order to correctly estimate the cylinder air mass in the engine control unit.

Der Saugrohrdruck pim kann auch als Modelldruck eines Gases im Ansaugtrakt 1 bezeichnet werden. Die Saugrohrtemperatur Tim kann auch als Modelltemperatur eines Gases im Ansaugtrakt 1 bezeichnet werden.The intake manifold pressure p im can also be used as a model pressure of a gas in the intake tract 1 be designated. The intake manifold temperature T im can also be used as a model temperature of a gas in the intake tract 1 be designated.

Moderne Brennkraftmaschinen sind praktisch immer mit dem weiteren Temperatursensor zur Messung der Gastemperatur im Ansaugtrakt 1 ausgerüstet, der auch als Saugrohrtemperatursensor bezeichnet werden kann. Typische Saugrohrtemperatursensoren für die Serienanwendung zeigen ein starkes PT1-Verhalten mit Zeitkonstanten in der Größenordnung von 5 s. Zusätzlich sind moderne Brennkraftmaschinen praktisch immer mit dem Saugrohrdrucksensor 34 und/oder dem Luftmassensensor 28 mit jeweils vernachlässigbarer Zeitkonstante (wenige Millisekunden) ausgerüstet. Dabei kann entweder den gemessenen Saugrohrdruck pim,mes direkt als Modelleingang zur Bestimmung der Zylinderluftmasse verwendet werden oder ein mittels eines (allgemein als Saugrohrmodell bezeichneten) Zustandsbeobachters modelliert werden und auf den gemessenen Saugrohrdruck pim,mes oder gemessenen Luftmassenstrom ṁair,mes abgeglichenen Saugrohrdruck pim,mdl als Modelleingang zur Bestimmung der Zylinderluftmasse verwendet werden. Weiterhin kann die Saugrohrtemperatur als Modelleingang zur Bestimmung der Zylinderluftmasse verwendet werden. Dabei nutzt man entweder die gemessene Saugrohrtemperatur Tim,mes direkt oder einen korrigierte Saugrohrtemperatur Tim,mdl, für den der Messwert um Korrekturen zur Beschreibung stationärer Aufwärmeffekte zwischen Temperatursensor und Einlassventil erweitertet wird.Modern internal combustion engines are practically always equipped with the additional temperature sensor for measuring the gas temperature in the intake tract 1 equipped, which can also be called an intake manifold temperature sensor. Typical intake manifold temperature sensors for series production show a strong PT1 behavior with time constants in the order of 5 s. In addition, modern internal combustion engines are almost always equipped with the intake manifold pressure sensor 34 and / or the air mass sensor 28 equipped with a negligible time constant (a few milliseconds). Either the measured intake manifold pressure p im, mes can be used directly as a model input to determine the cylinder air mass, or a status observer (generally referred to as an intake manifold model) can be used to model the intake manifold pressure p im, mes or the measured air mass flow ṁ air, mes p im, mdl can be used as a model input to determine the cylinder air mass . Furthermore, the intake manifold temperature can be used as a model input for determining the cylinder air mass. Either the measured intake manifold temperature T im, mes direct or a corrected intake manifold temperature T im, mdl is used , for which the measured value is expanded by corrections to describe stationary warming-up effects between the temperature sensor and the inlet valve.

Dies hat zur Folge, dass zwar alle gemessenen/beobachteten Änderungen des Saugrohrdrucks schnell - d.h. mit einer Verzögerung weniger Millisekunden - in die Modellierung der Zylinderluftmasse eingehen, Änderungen der Saugrohrtemperatur aber nur langsam mit der durch den Sensor vorgegebenen Dynamik mit einer Zeitkonstante von mehreren Sekunden.As a result, all measured / observed changes in the intake manifold pressure quickly - i.e. with a delay of a few milliseconds - go into the modeling of the cylinder air mass, but changes in the intake manifold temperature only slowly with the dynamics specified by the sensor with a time constant of several seconds.

Folgend wird erläutert, wie dazu beigetragen werden kann, die aus wechselnden Aktuatorpositionen der Brennkraftmaschine resultierenden Änderungen des Saugrohrdrucks pim und der Saugrohrtemperatur Tim genau und schnell zu modellieren, d.h. ohne die aus der großen Zeitkonstanten des Temperatursensors resultierende Verzögerung. Insbesondere ist eine derart modellierte Saugrohrtemperatur schneller verfügbar, als ein mit für Serienbrennkraftmaschinen verfügbaren Temperatursensoren erfasster Messwert. Dadurch wird die Modellierung der Zylinderluftmasse mair,cyl verbessert und damit ein Beitrag zur Verminderung der Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen geleistet.The following explains how to help to model the changes in the intake manifold pressure p im and the intake manifold temperature T im resulting from changing actuator positions of the internal combustion engine precisely and quickly, ie without the delay resulting from the large time constant of the temperature sensor. In particular, an intake manifold temperature modeled in this way is available more quickly than a measured value recorded with temperature sensors available for series internal combustion engines. This improves the modeling of the cylinder air mass m air, cyl and thus contributes to the reduction of pollutant emissions from internal combustion engines.

Systemgrenzen und VoraussetzungenSystem limits and requirements

Das betrachtete System umfasst den Ansaugtrakt 1 einer Brennkraftmaschine mit dem darin befindlichen Gas. Es ist abgegrenzt durch die Saugrohrwand, die Gaseinlassventile 13 der Zylinder Z1 bis Z4 der Brennkraftmaschine, die Drosselklappe 5 und die Einlässe eventueller weiterer Gasmassenströme wie z.B. für Tankentlüftung, Kurbelgehäuseentlüftung oder Kraftstoffeinblasung. Die Modellierung folgt einer 0D-Betrachtung, Orte im Ansaugtrakt 1 werden nicht unterschieden.The system under consideration comprises the intake tract 1 an internal combustion engine with the gas therein. It is delimited by the intake manifold wall, the gas inlet valves 13 the cylinder Z1 to Z4 the internal combustion engine, the throttle valve 5 and the inlets of any further gas mass flows such as for Tank ventilation, crankcase ventilation or fuel injection. The modeling follows a 0D view, locations in the intake tract 1 are not distinguished.

Im Ansaugtrakt 1 mit dem konstanten Volumen Vim befindet sich eine Gasmasse mim mit dem aktuellen Saugrohrdruck pim und der aktuellen Saugrohrtemperatur Tim (2). Es gilt die allgemeine Gasgleichung p i m V i m = m i m R T i m

Figure DE102014209793B4_0001
In the intake tract 1 with the constant volume V im there is a gas mass m im with the current intake manifold pressure p im and the current intake manifold temperature T im ( 2 ). The general gas equation applies p i m V i m = m i m R T i m
Figure DE102014209793B4_0001

Berücksichtigte MassenflüsseMass flows taken into account

Es gibt im allgemeinen Fall mehrere vom Saugrohrdruck beeinflusste Massenzuflüsse ṁin,1, ṁin,2,...ṁin,q aus q Quellen mit bekannten Gaszuständen (d.h. Quelldrücken p0,1, p0,2,... p0,q und Quelltemperaturen T0,1, T0,2,... T0,q) . Diese q Massenzuflüsse fließen über q Drosselstellen mit den wirksamen Querschnittsflächen Ain,1, Ain,2,... Ain,q in den Ansaugtrakt 1: m ˙ i n , i = A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ ( Π i ) ;   i [ 1 q ]

Figure DE102014209793B4_0002
mit: ṁin,i - Massenstrom, T0,i - Temperatur vor Drosselstelle, p0,i - Druck vor Drosselstelle des über die i-te Drosselstelle zufließenden Gases, C ( T 0, i ) = 2 κ ( κ 1 ) R T 0, i
Figure DE102014209793B4_0003
Temperaturfaktor mit κ - Isentropenexponent, R=cp -cv- spezifischer Gaskonstante, Cp- spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck, Cv- spezifische Wärmekapazität bei konstantem Volumen des zufließenden Gases, Π i = p i m p 0, i
Figure DE102014209793B4_0004
Druckverhältnis an der i-ten Drosselstelle, Ψ ( Π i ) = { ( 2 κ + 1 ) 1 κ 1 κ 1 κ + 1 für Π i < 0,53, d . h .überkritisches Druckverhältnis ( p i m p 0,1 ) 2 κ ( p i m p 0, i ) κ + 1 κ für Π i 0,53, d . h .unterkritisches Druckverhältnis
Figure DE102014209793B4_0005
Durchflusskoeffizient an der i-ten Drosselstelle, kann für den Betriebspunkt Πi linearisiert werden zu Ψ ( Π i ) = Ψ o f f s e t ( Π i ) Ψ s l o p e ( Π i ) Π i
Figure DE102014209793B4_0006
In general, there are several mass inflows ṁ in, 1 , m ̇in, 2 , ... ṁ in, q influenced by the intake manifold pressure from q sources with known gas states (ie source pressures p 0.1 , p 0.2 , ... p 0, q and source temperatures T 0.1 , T 0.2 , ... T 0, q ). These q mass inflows flow via q throttling points with the effective cross-sectional areas A in, 1 , A in, 2 , ... A in, q into the intake tract 1 : m ˙ i n . i = A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ ( Π i ) ; i [ 1 ... q ]
Figure DE102014209793B4_0002
with: ṁ in, i - mass flow, T 0, i - temperature before the throttle point, p 0, i - pressure before the throttle point of the gas flowing in via the i th throttle point, C ( T 0 i ) = 2 κ ( κ - 1 ) R T 0 i
Figure DE102014209793B4_0003
Temperature factor with κ - isentropic exponent, R = c p -c v - specific gas constant, C p - specific heat capacity at constant pressure, C v - specific heat capacity at constant volume of the inflowing gas, Π i = p i m p 0 i
Figure DE102014209793B4_0004
Pressure ratio at the i-th throttle point, Ψ ( Π i ) = { ( 2 κ + 1 ) 1 κ - 1 κ - 1 κ + 1 For Π i < 0.53 d , H .critical pressure ratio ( p i m p 0.1 ) 2 κ - ( p i m p 0 i ) κ + 1 κ For Π i 0.53 d , H . subcritical pressure ratio
Figure DE102014209793B4_0005
Flow coefficient at the i-th throttle point can be linearized for the operating point Π i Ψ ( Π i ) = Ψ O f f s e t ( Π i ) - Ψ s l O p e ( Π i ) Π i
Figure DE102014209793B4_0006

Als Vereinfachung werden für alle im Ansaugtrakt 1 fließenden Gase jeweils einheitlicher Werte für Isentropenexponent, Gaskonstante und Wärmekapazitäten angenommen.As a simplification for everyone in the intake system 1 flowing gases assumed uniform values for isentropic exponent, gas constant and heat capacities.

Diese Massenzuflüsse gelten als vom Saugrohrdruck beeinflusst,

  • • weil das Druckverhältnis Πi über die jeweilige Drosselstelle zumindest in manchen Betriebszuständen unterkritisch, d.h. Πi ≥ 0,53 sein kann,
  • • weil der Durchflusskoeffizient Ψ(Πi) dann nach Gleichung ((5)) vom Saugrohrdruck pim abhängig ist und
  • • weil diese Massenströme als Funktion des Saugrohrdrucks - nicht nur als Wert - in das Saugrohrmodell eingehen sollen.
These mass inflows are considered to be influenced by the intake manifold pressure,
  • Because the pressure ratio Π i across the respective throttle point can be subcritical, at least in some operating states, ie Π i ≥ 0.53,
  • • because the flow coefficient Ψ (Π i ) then according to equation (( 5 )) depends on the intake manifold pressure p im and
  • • Because these mass flows should be included in the intake manifold model as a function of the intake manifold pressure - not just as a value.

Beispiele für vom Saugrohrdruck beeinflusste Zuflüsse in den Ansaugtrakt 1 sind der Massenstrom einer externen Abgasrückführung, der Kurbelgehäuseentlüftungsmassenstrom, der Tankentlüftungsmassenstrom sowie der in praktisch allen Betriebszuständen dominierende Drosselklappenmassenstrom. Wesentlich ist, dass sich diese Zuflüsse nach dem Saugrohrdruck pim linearisieren, d.h. als lineare Funktionen des Saugrohrdrucks in der Form m ˙ i n , i = L i n , i p i m + K i n , i   m i t   i   1 q

Figure DE102014209793B4_0007
darstellen lassen. Examples of inflows into the intake tract influenced by the intake manifold pressure 1 are the mass flow of an external exhaust gas recirculation, the crankcase ventilation mass flow, the tank ventilation mass flow and the throttle valve mass flow that dominates in practically all operating states. It is essential that these flows to the intake manifold pressure p in linearize, that is as linear functions of intake manifold pressure in the mold m ˙ i n . i = L i n . i * p i m + K i n . i m i t i 1 ... q
Figure DE102014209793B4_0007
show.

Es gibt im allgemeinen Fall mehrere vom Saugrohrdruck pim beeinflusste Massenabflüsse in s verschiedene Senken. Beispiele für Abflüsse aus dem Ansaugtrakt 1 sind Leckagemassenströme im aufgeladenen Betrieb sowie der in praktisch allen Betriebszuständen dominierende Einlassventilmassenstrom. Praktisch gibt es in der fehlerfrei arbeitenden Brennkraftmaschine nur einen Massenstrom aus dem Ansaugtrakt 1, das ist der Einlassventilmassenstrom in den jeweils ansaugenden Zylinder. Dieser wird im Folgenden als Abflussmassenstrom ṁout bezeichnet. Er wird im jeweiligen Motorbetriebspunkt nach dem Saugrohrdruck pim linearisiert, d.h. als lineare Funktion des Saugrohrdrucks pim mit den Parametern ηslopeoffset (Steigung und Offset der volumetrischen Effizienz) angenähert: m ˙ o u t = η s l o p e p i m η o f f s e t

Figure DE102014209793B4_0008
In general, there are several sinks that are influenced by the intake manifold pressure p im in different sinks. Examples of drains from the intake tract 1 are leakage mass flows in the charged mode as well as the inlet valve mass flow dominating in practically all operating states. In practice, there is only one mass flow from the intake tract in the fault-free internal combustion engine 1 , that is the intake valve mass flow in the respective intake cylinder. This is referred to below as the outflow mass flow ṁ out . It is in the respective engine operating point after the intake manifold pressure p im linearized, ie as a linear function of the intake manifold pressure p im approximated with the parameters η slope , η offset (slope and offset of the volumetric efficiency): m ˙ O u t = η s l O p e p i m - η O f f s e t
Figure DE102014209793B4_0008

Das negative Vorzeichen des Offsets ist nicht zwingend.The negative sign of the offset is not mandatory.

Es gibt im allgemeinen Fall weitere, vom Saugrohrdruck pim nicht beeinflusste Massenzuflüsse ṁin,q + 1, ṁin,q+2, ...ṁin,q+r aus r Quellen mit bekannten Gaszuständen (d.h. Quelldrücken p0,q+1, p0,q+2,... p0,q + r und Quelltemperaturen T0,q + 1, T0,q+2 ,... T0,q+ r) . Für sie gelten die Gleichungen ((2)) bis ((6)) entsprechend. Diese Massenzuflüsse gelten als nicht vom Saugrohrdruck pim beeinflusst,

  • - weil entweder das Druckverhältnis über die jeweilige Drosselstelle in allen Betriebszuständen überkritisch ist, d.h. Πi < 0,53 , der Durchflusskoeffizient Ψ dann nach Gleichung ((5)) konstant ist und der jeweilige Wert des Zuflussmassenstroms unabhängig vom Saugrohrdruck pim berechnet werden kann (z.B. am Gaseinblaseventil für CNG) oder
  • - weil trotz eines möglicherweise unterkritischer Druckverhältnisses Πi ≥ 0,53 an einer Drosselstelle als Modellvereinfachung der zugehörige Massenstrom auf Basis eines alten Werts des Saugrohrdrucks pim,n -1 außerhalb des Saugrohrmodells berechnet wird und dann nur als Wert (nicht als Funktion des Saugrohrdrucks) in das Saugrohrmodell eingeht.
There are, in general case, further, the intake manifold pressure p in the non-affected mass flows ṁ in, q + 1, m in, q + 2, ..., M in, q + r from r sources with known gas states (ie swelling pressures p is 0, q +1 , p 0, q + 2 , ... p 0, q + r and source temperatures T 0, q + 1 , T 0, q + 2 , ... T 0, q + r). The equations (( 2 )) to ((6)) accordingly. These mass inflows are considered not to be influenced by the intake manifold pressure p im ,
  • - because either the pressure ratio across the respective throttle point is supercritical in all operating conditions, ie Π i <0.53, the flow coefficient Ψ then according to equation (( 5 )) is constant and the respective value of the inflow mass flow can be calculated independently of the intake manifold pressure p im (eg on the gas injection valve for CNG) or
  • - Because despite a possibly subcritical pressure ratio Π i ≥ 0.53 at a throttle point as a model simplification, the associated mass flow is calculated on the basis of an old value of the intake manifold pressure p im, n -1 outside the intake manifold model and then only as a value (not as a function of the intake manifold pressure ) enters the intake manifold model.

Im Ansaugtrakt 1 gilt das Gesetz der Massenerhaltung (Massenbilanz) allgemein für s Abflüsse und speziell für einen Abfluss. Im Folgenden wird ohne Einschränkung der Allgemeinheit nur ein Abfluss betrachtet m ˙ i m = i = 1 q + r m ˙ i n , i j = 1 s m ˙ o u t , j = i = 1 q + r m ˙ i n , i m ˙ o u t

Figure DE102014209793B4_0009
In the intake tract 1 the law of mass conservation (mass balance) applies in general to s outflows and especially to an outflow. In the following, only an outflow is considered without restricting generality m ˙ i m = Σ i = 1 q + r m ˙ i n . i - Σ j = 1 s m ˙ O u t . j = Σ i = 1 q + r m ˙ i n . i - m ˙ O u t
Figure DE102014209793B4_0009

Modellbildungmodeling

Die Enthalpie Him des Gases im Ansaugtrakt 1 mit konstantem Volumen Vim ist gleich der Summe von Verdrängungsarbeit Vim · pim, Wärmeenergie Wtherm, potentieller Energie Wpot und kinetischer Energie Wkin des Gases im Ansaugtrakt 1: H i m = W t h e r m + W p o t + W k i n + p i m V i m

Figure DE102014209793B4_0010
The enthalpy H im of the gas in the intake tract 1 with constant volume V im is equal to the sum of displacement work V im · p im, thermal energy W therm , potential energy W pot and kinetic energy W kin of the gas in the intake tract 1 : H i m = W t H e r m + W p O t + W k i n + p i m V i m
Figure DE102014209793B4_0010

Die potentielle Energie des Gases im Ansaugtrakt 1 Wpot kann vernachlässigt werden, da zwischen Ansaugtrakteintritt und -austritt kein signifikanter Höhenunterschied besteht und die potentielle Energie von Gasen aufgrund ihrer relativ kleinen Dichte generell vernachlässigbar ist. Die kinetische Energie des Gases im Saugrohr Wkin ist im für den Betrieb von Brennkraftmaschinen relevanten Druck- und Temperaturbereich um mindestens den Faktor 100 kleiner als die jeweilige Verdrängungsarbeit und Wärmeenergie des Gases und kann deshalb auch vernachlässigt werden. Als Enthalpie des Gases im Ansaugtrakt 1 ergibt sich damit H i m = W t h e r m + p i m V i m = c v T i m m i m + p i m V i m

Figure DE102014209793B4_0011
mit: Tim - Temperatur, mim - Masse des Gases im Ansaugtrakt 1.The potential energy of the gas in the intake tract 1 W pot can be neglected because there is no significant difference in height between the intake tract entry and exit and the potential energy of gases is generally negligible due to their relatively low density. The kinetic energy of the gas in the intake manifold W kin is at least a factor in the pressure and temperature range relevant for the operation of internal combustion engines 100 smaller than the respective displacement work and thermal energy of the gas and can therefore also be neglected. As the enthalpy of the gas in the intake tract 1 arises with it H i m = W t H e r m + p i m V i m = c v T i m m i m + p i m V i m
Figure DE102014209793B4_0011
with: T im - temperature, m im - mass of the gas in the intake tract 1 ,

Für den Ansaugtrakt 1 als offenes System mit q + r Zuflüssen und einem Abfluss gilt unter Vernachlässigung von Wärmeübergängen durch die Saugrohrwand (auf die weiter unten nochmals eingegangen werden wird) die Enthalpiebilanz d d t H i m = i = 1 q + r ( m ˙ i n , i ( h i n , i + 1 2 v i n , i 2 + g z i n , i ) ) m ˙ o u t ( h o u t + 1 2 v o u t 2 + g z o u t )

Figure DE102014209793B4_0012
mit: hin,i - spezifische Enthalpie, vin,i - Fließgeschwindigkeit, zin,i - Höhe des i-ten Massenzuflusses, hout- spezifische Enthalpie, vout - Fließgeschwindigkeit, zout- Höhe des Massenabflusses, g- Erdbeschleunigung.For the intake tract 1 The enthalpy balance is an open system with q + r inflows and an outflow, neglecting heat transfer through the intake manifold wall (which will be discussed again below) d d t H i m = Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i ( H i n . i + 1 2 v i n . i 2 + G z i n . i ) ) - m ˙ O u t ( H O u t + 1 2 v O u t 2 + G z O u t )
Figure DE102014209793B4_0012
with: h in, i - specific enthalpy, v in, i - flow velocity, z in, i - height of the i-th mass inflow, h out - specific enthalpy, v out - flow velocity, z out - height of the mass outflow, g - gravitational acceleration ,

Durch die oben beschriebene Vernachlässigung von kinetischer und potentieller Energie des Gases im Ansaugtrakt 1 werden Fließgeschwindigkeiten und Höhen vernachlässigt und Gleichung ((11)) vereinfacht sich zu d d t H i m = i = 1 q + r ( m ˙ i n , i h i n , i ) m ˙ o u t h o u t

Figure DE102014209793B4_0013
By neglecting the kinetic and potential energy of the gas in the intake tract as described above 1 flow velocities and heights are neglected and equation ((11)) is simplified d d t H i m = Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i H i n . i ) - m ˙ O u t H O u t
Figure DE102014209793B4_0013

Die abfließenden Massen haben Saugrohrtemperatur Tim , damit ist die spezifische Enthalpie des Abflussmassenstroms h o u t = c p T i m

Figure DE102014209793B4_0014
The draining masses have intake manifold temperature T im , that is the specific enthalpy of the discharge mass flow H O u t = c p T i m
Figure DE102014209793B4_0014

Die zufließenden Massen haben jeweils die Temperatur ihrer Quelle T0,i, damit ist die spezifische Enthalpie des i-ten Zuflussmassenstroms h i n , i = c p T 0, i

Figure DE102014209793B4_0015
The inflowing masses each have the temperature of their source T 0, i , which is the specific enthalpy of the i-th inflow mass flow H i n . i = c p T 0 i
Figure DE102014209793B4_0015

Duch Einsetzen der Gleichungen ((10)), ((13)), ((14)) in Gleichung ((12)) ergibt sich c v m ˙ i m T i m + c v m i m T ˙ i m + p ˙ i m V i m + p i m V ˙ i m = c p i = 1 q + r ( m ˙ i n , i T 0, i ) m ˙ o u t c p T i m

Figure DE102014209793B4_0016
By inserting the equations (( 10 )), ((13)), ((14)) in equation (( 12 )) surrendered c v m ˙ i m T i m + c v m i m T ˙ i m + p ˙ i m V i m + p i m V ˙ i m = c p Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i T 0 i ) - m ˙ O u t c p T i m
Figure DE102014209793B4_0016

Wegen des konstanten Saugrohrvolumens ist pim·im =0. Unter Berücksichtigung der funktionalen Abhängigkeiten aus ((1)), ((2)), ((4)) und ((8)) ergibt sich aus ((15)) durch Umstellen p ˙ i m V i m = c p ( i = 1 q + r ( m ˙ i n , i ( p i m ) T 0, i ) m ˙ o u t ( p i m ) T i m ) c v ( m ˙ i m ( p i m ) T i m + m i m ( p i m , T i m ) T ˙ i m )

Figure DE102014209793B4_0017
eine erste implizite Differentialgleichung erster Ordnung der Variablen Saugrohrdruck pim und Saugrohrtemperatur Tim .Because of the constant intake manifold volume, p im ·im = 0. Taking into account the functional dependencies from ((1)), ((2)), ((4)) and ((8)), ((15)) results from rearrangement p ˙ i m V i m = c p ( Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i ( p i m ) T 0 i ) - m ˙ O u t ( p i m ) T i m ) - c v ( m ˙ i m ( p i m ) T i m + m i m ( p i m . T i m ) T ˙ i m )
Figure DE102014209793B4_0017
a first implicit first order differential equation of the intake manifold pressure variables p im and intake manifold temperature T im ,

Die Ableitung der allgemeinen Gasgleichung für das Gas im Ansaugtrakt 1 ((1)) nach der Zeit liefert p ˙ i m V i m + p i m V ˙ i m = m ˙ i m R T i m + m i m R T ˙ i m

Figure DE102014209793B4_0018
Derivation of the general gas equation for the gas in the intake tract 1 ((1)) after time returns p ˙ i m V i m + p i m V ˙ i m = m ˙ i m R T i m + m i m R T ˙ i m
Figure DE102014209793B4_0018

Wegen des konstanten Saugrohrvolumens ist pim·V̇im=0. Unter Berücksichtigung der funktionalen Abhängigkeiten aus ((1)), ((2)), ((4)) und ((8)) ergibt sich aus ((17)) p ˙ i m = V i m = m ˙ i m ( p i m ) R T i m + m i m ( p i m , T i m ) R T ˙ i m

Figure DE102014209793B4_0019
eine zweite implizite Differentialgleichung erster Ordnung der Variablen Saugrohrdruck pim und Saugrohrtemperatur Tim .Because of the constant intake manifold volume, p im · V̇ im = 0. Taking into account the functional dependencies from ((1)), ((2)), ((4)) and ((8)) we get from ((17)) p ˙ i m = V i m = m ˙ i m ( p i m ) R T i m + m i m ( p i m . T i m ) R T ˙ i m
Figure DE102014209793B4_0019
a second implicit first order differential equation of the intake manifold pressure variables p im and intake manifold temperature T im ,

Diskretisierung des ModellsDiscretization of the model

Die beiden Differentialgleichungen erster Ordnung der Variablen Saugrohrdruck pim und Saugrohrtemperatur Tim ((16)) und ((18)) werden so umgeformt, dass einmal der Saugrohrdruckgradient ṗim und einmal der Saugrohrtemperaturgradient Ṫim eliminiert werden.The two first order differential equations of the variable intake manifold pressure p im and intake manifold temperature T im ((16)) and ((18)) are reshaped so that the intake manifold pressure gradient ṗ im and the intake manifold temperature gradient Ṫ im are eliminated.

Die Differenz der Gleichungen ((18)) - ((16)) eliminiert den Saugrohrdruckgradient ṗim. Nach Einsetzen der Massenbilanz ((8)) liefert das Umstellen nach Ṫim T ˙ i m = 1 m i m ( p i m , T i m ) i = 1 q + r ( m ˙ i n , i ( p i m ) ( T 0, i T i m ) )

Figure DE102014209793B4_0020
The difference of the equations (( 18 )) - ((16)) eliminates the intake manifold pressure gradient ṗ im . After inserting the mass balance (( 8th )) provides the change to Ṫ in T ˙ i m = 1 m i m ( p i m . T i m ) Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i ( p i m ) ( T 0 i - T i m ) )
Figure DE102014209793B4_0020

Auf die Saugrohrtemperatur Tim wird die allgemeingültige Trapez-Integrationsformel (siehe 3) zur zeitlichen Diskretisierung des Modells x n = x ( t n ) = x ( t n 1 ) + x ˙ ( t n 1 ) + x ˙ ( t n ) 2 ( t n t n 1 )

Figure DE102014209793B4_0021
mit der Abtastzeit (sampling time) ts =tn -tn-1 angewandt: T i m = T i m , n = T i m , n 1 + t s 2 ( T ˙ i m , n 1 + T ˙ i m )
Figure DE102014209793B4_0022
On the intake manifold temperature T im the general trapezoid integration formula (see 3 ) to discretize the model over time x n = x ( t n ) = x ( t n - 1 ) + x ˙ ( t n - 1 ) + x ˙ ( t n ) 2 ( t n - t n - 1 )
Figure DE102014209793B4_0021
with the sampling time t s = t n -t n-1 applied: T i m = T i m . n = T i m . n - 1 + t s 2 ( T ˙ i m . n - 1 + T ˙ i m )
Figure DE102014209793B4_0022

Alte Saugrohrtemperatur Tim,n-1 und alter Saugrohrtemperaturgradient Tim,n-1 sind zum Zeitpunkt n aus dem vorhergehenden Berechnungsschritt n-1 bekannte Werte. Durch Einsetzen von Gleichung ((19)) in ((21)) wird auch der Saugrohrtemperaturgradient Ṫim eliminiert: T i m = T i m , n 1 + t s 2 T ˙ i m , n 1 + t s 2 m i m ( p i m , T i m ) i = 1 q + r ( m ˙ i n , i ( p i m ) ( T 0, i T i m ) )

Figure DE102014209793B4_0023
Old intake manifold temperature T im, n-1 and old intake manifold temperature gradient T im, n-1 are known values at time n from the previous calculation step n-1. By inserting equation ((19)) in ((21)), the intake manifold temperature gradient Ṫ im is also eliminated: T i m = T i m . n - 1 + t s 2 T ˙ i m . n - 1 + t s 2 m i m ( p i m . T i m ) Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i ( p i m ) ( T 0 i - T i m ) )
Figure DE102014209793B4_0023

Die Terme mit zu Beginn der Berechnungen für Zeitpunkt n bekannten Werten werden zur Vereinfachung der weiteren Herleitung zusammengefasst: G 0,1 = T i m , n 1 + t s 2 T ˙ i m , n 1

Figure DE102014209793B4_0024
The terms with values known at the beginning of the calculations for time n are summarized to simplify the further derivation: G 0.1 = T i m . n - 1 + t s 2 T ˙ i m . n - 1
Figure DE102014209793B4_0024

Ein Ersetzen der aktuellen Gasmasse im Ansaugtrakt 1 in Gleichung ((22)) nach Gleichung ((1)) m i m = p i m V i m R T i m

Figure DE102014209793B4_0025
würde die in Tim lineare Gleichung ((22)) mit einem quadratischen Term Tim 2 verkomplizieren. Da die Gasmasse im Ansaugtrakt 1 nicht springen kann und sich in einem Rechenschritt nur relativ wenig verändert, kann ohne großen Genauigkeitsverlust zur Vereinfachung von Gleichung ((22)) die aktuelle, unbekannte Gasmasse mim durch die alte, im vorhergehenden Rechenschritt bestimmte Gasmasse m i m , n 1 = V i m R p i m , n 1 T i m , n 1
Figure DE102014209793B4_0026
ersetzt werden: T i m = G 0,1 + t s R T i m , n 1 2 V i m p i m , n 1 i = 1 q + r ( m ˙ i n , i ( p i m ) ( T 0, i T i m ) )
Figure DE102014209793B4_0027
A replacement of the current gas mass in the intake tract 1 in equation (( 22 )) according to equation (( 1 )) m i m = p i m V i m R T i m
Figure DE102014209793B4_0025
would be the linear equation in T in (( 22 )) with a quadratic term T in 2 . Because the gas mass in the intake tract 1 cannot jump and changes only relatively little in one calculation step, the current, unknown gas mass m in the gas mass determined by the old calculation step in the previous calculation step can be simplified without great loss of accuracy to simplify equation ((22)) m i m . n - 1 = V i m R p i m . n - 1 T i m . n - 1
Figure DE102014209793B4_0026
be replaced: T i m = G 0.1 + t s R T i m . n - 1 2 V i m p i m . n - 1 Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i ( p i m ) ( T 0 i - T i m ) )
Figure DE102014209793B4_0027

Die Terme mit zu Beginn der Berechnungen für Zeitpunkt n bekannten Werten werden zur Vereinfachung der weiteren Herleitung zusammengefasst E = t s R T i m , n 1 2 V i m p i m , n 1

Figure DE102014209793B4_0028
The terms with values known at the start of the calculations for time n are summarized in order to simplify the further derivation e = t s R T i m . n - 1 2 V i m p i m . n - 1
Figure DE102014209793B4_0028

Die q vom Saugrohrdruck beeinflussten und die r vom Saugrohrdruck unbeeinflussten Zuflüsse werden separat geschrieben T i m = G 0,1 + E i = 1 q ( m ˙ i n , i ( p i m ) ( T 0, i T i m ) ) + E k = 1 r ( m ˙ i n , k ( T 0, k T i m ) ) = G 0,1 + E i = 1 q ( m ˙ i n , i ( p i m ) ( T 0, i T i m ) ) + E k = 1 r ( m ˙ i n , k T 0, k ) E T i m k = 1 r ( m ˙ i n , k )

Figure DE102014209793B4_0029
The inflows influenced by the intake manifold pressure and the r inflows unaffected by the intake manifold pressure are written separately T i m = G 0.1 + e Σ i = 1 q ( m ˙ i n . i ( p i m ) ( T 0 i - T i m ) ) + e Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k ( T 0 k - T i m ) ) = G 0.1 + e Σ i = 1 q ( m ˙ i n . i ( p i m ) ( T 0 i - T i m ) ) + e Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k T 0 k ) - e T i m Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k )
Figure DE102014209793B4_0029

Die Terme mit zu Beginn der Berechnungen für Zeitpunkt n bekannten Werten werden zur Vereinfachung der weiteren Herleitung zusammengefasst G 0,2 = E k = 1 r ( m ˙ i n , k T 0, k )

Figure DE102014209793B4_0030
und G 1,1 = E k = 1 r ( m ˙ i n , k )
Figure DE102014209793B4_0031
The terms with values known at the start of the calculations for time n are summarized in order to simplify the further derivation G 0.2 = e Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k T 0 k )
Figure DE102014209793B4_0030
and G 1.1 = - e Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k )
Figure DE102014209793B4_0031

Das Ersetzen der vom Saugrohrdruck beeinflussten Zuflüsse nach Gleichung ((2)) in ((27)) ergibt T i m = G 0,1 + E i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ ( Π i ) ( T 0, i T i m ) ) + G 0,2 + G 1,1 T i m

Figure DE102014209793B4_0032
Replacing the inflows influenced by the intake manifold pressure according to equation ((2)) in ((27)) yields T i m = G 0.1 + e Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ ( Π i ) ( T 0 i - T i m ) ) + G 0.2 + G 1.1 T i m
Figure DE102014209793B4_0032

Das Ersetzen des Durchflusskoeffizienten an der i-ten Drosselstelle nach Gleichung ((4)) und ((6)) in ((30)) ergibt T i m = G 0,1 + G 0,2 + G 1,1 T i m + E i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) ( Ψ o f f s e t ( Π i ) Ψ s l o p e ( Π i ) p i m p 0, i ) ( T 0, i T i m ) )

Figure DE102014209793B4_0033
T i m = G 0,1 + G 0,2 + G 1,1 T i m + E i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ o f f s e t ( Π i ) ( T 0, i T i m ) ) p i m E i = 1 q ( A i n , i C ( T 0, i ) Ψ s l o p e ( Π i ) ( T 0, i T i m ) )
Figure DE102014209793B4_0034
und T i m = G 0,1 + G 0,2 + G 1,1 T i m + E i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ o f f s e t ( Π i ) T 0, i ) T i m E i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ o f f s e t ( Π i ) ) p i m E i = 1 q ( A i n , i C ( T 0, i ) Ψ s l o p e ( Π i ) T 0, i ) + p i m T i m E i = 1 q ( A i n , i C ( T 0, i ) Ψ s l o p e ( Π i ) )
Figure DE102014209793B4_0035
Replacing the flow coefficient at the i-th throttle point according to equations ((4)) and ((6)) in ((30)) yields T i m = G 0.1 + G 0.2 + G 1.1 T i m + e Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) ( Ψ O f f s e t ( Π i ) - Ψ s l O p e ( Π i ) p i m p 0 i ) ( T 0 i - T i m ) )
Figure DE102014209793B4_0033
T i m = G 0.1 + G 0.2 + G 1.1 T i m + e Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ O f f s e t ( Π i ) ( T 0 i - T i m ) ) - p i m e Σ i = 1 q ( A i n . i C ( T 0 i ) Ψ s l O p e ( Π i ) ( T 0 i - T i m ) )
Figure DE102014209793B4_0034
and T i m = G 0.1 + G 0.2 + G 1.1 T i m + e Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ O f f s e t ( Π i ) T 0 i ) - T i m e Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ O f f s e t ( Π i ) ) - p i m e Σ i = 1 q ( A i n . i C ( T 0 i ) Ψ s l O p e ( Π i ) T 0 i ) + p i m T i m e Σ i = 1 q ( A i n . i C ( T 0 i ) Ψ s l O p e ( Π i ) )
Figure DE102014209793B4_0035

Die Terme mit zu Beginn der Berechnungen für Zeitpunkt n bekannten Werten werden zur Vereinfachung der weiteren Herleitung zusammengefasst G 0,3 = E i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ o f f s e t ( Π i ) T 0, i )

Figure DE102014209793B4_0036
G 1,2 = E i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ o f f s e t ( Π i ) )
Figure DE102014209793B4_0037
G 2,1 = E i = 1 q ( A i n , i C ( T 0, i ) Ψ s l o p e ( Π i ) T 0, i )
Figure DE102014209793B4_0038
und G 3,1 = E i = 1 q ( A i n , i C ( T 0, i ) Ψ s l o p e ( Π i ) )
Figure DE102014209793B4_0039
The terms with values known at the start of the calculations for time n are summarized in order to simplify the further derivation G 0.3 = e Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ O f f s e t ( Π i ) T 0 i )
Figure DE102014209793B4_0036
G 1.2 = - e Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ O f f s e t ( Π i ) )
Figure DE102014209793B4_0037
G 2.1 = - e Σ i = 1 q ( A i n . i C ( T 0 i ) Ψ s l O p e ( Π i ) T 0 i )
Figure DE102014209793B4_0038
and G 3.1 = e Σ i = 1 q ( A i n . i C ( T 0 i ) Ψ s l O p e ( Π i ) )
Figure DE102014209793B4_0039

Gleichung ((33)) vereinfacht sich damit zu T i m = ( G 0,1 + G 0,2 + G 0,3 ) + ( G 1,1 + G 1,2 ) T i m + G 2,1 p i m + G 3,1 p i m T i m

Figure DE102014209793B4_0040
und weiter zu 0 = G 0,1 + G 0,2 + G 0,3 G 3,1 + G 1,1 + G 1,2 1 G 3,1 T i m + G 2,1 G 3,1 p i m + p i m T i m
Figure DE102014209793B4_0041
Equation (( 33 )) simplifies itself T i m = ( G 0.1 + G 0.2 + G 0.3 ) + ( G 1.1 + G 1.2 ) T i m + G 2.1 p i m + G 3.1 p i m T i m
Figure DE102014209793B4_0040
and on to 0 = G 0.1 + G 0.2 + G 0.3 G 3.1 + G 1.1 + G 1.2 - 1 G 3.1 T i m + G 2.1 G 3.1 p i m + p i m T i m
Figure DE102014209793B4_0041

Analog zur Eliminierung des Saugrohrdruckgradienten in Gleichung ((19)) ff. wird in einer zweiten parallelen Transformation der Saugrohrtemperaturgradient aus dem Gleichungssystem ((16)), ((18)) eliminiert. Eine Multiplikation von Gleichung ((16)) mit der spezifischen Gaskonstante R ergibt p ˙ i m V i m = c p ( i = 1 q + r ( m ˙ i n , i ( p i m ) T 0, i ) m ˙ o u t ( p i m ) T i m ) c v ( m ˙ i m ( p i m ) T i m + m i m ( p i m , T i m ) T ˙ i m )

Figure DE102014209793B4_0042
Analogous to eliminating the intake manifold pressure gradient in equation (( 19 )) ff. In a second parallel transformation, the intake manifold temperature gradient is derived from the system of equations (( 16 )), ((18)) eliminated. A multiplication of equation (( 16 )) with the specific gas constant R. p ˙ i m V i m = c p ( Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i ( p i m ) T 0 i ) - m ˙ O u t ( p i m ) T i m ) - c v ( m ˙ i m ( p i m ) T i m + m i m ( p i m . T i m ) T ˙ i m )
Figure DE102014209793B4_0042

Eine Multiplikation von Gleichung ((18)) mit der spezifischen Wärmekapazität cv liefert c v p ˙ i m V i m = c v m ˙ i m ( p i m ) R T i m + c v m i m ( p i m , T i m ) R T ˙ i m

Figure DE102014209793B4_0043
A multiplication of equation (( 18 )) with the specific heat capacity c v c v p ˙ i m V i m = c v m ˙ i m ( p i m ) R T i m + c v m i m ( p i m . T i m ) R T ˙ i m
Figure DE102014209793B4_0043

Die Summe der Gleichungen ((40)) und ((41)) ergibt ( c v + R ) p ˙ i m V i m = R c p ( i = 1 q + r ( m ˙ i n , i ( p i n ) T 0, i ) m ˙ o u t ( p i n ) T i m )

Figure DE102014209793B4_0044
und unter Berücksichtigung der Definition der spezifischen Gaskonstante R=cp -cv p ˙ i m = R V i m ( i = 1 q + r ( m ˙ i n , i ( p i m ) T 0, i ) m ˙ o u t ( p i n ) T i m )
Figure DE102014209793B4_0045
The sum of the equations (( 40 )) and ((41)) results ( c v + R ) p ˙ i m V i m = R c p ( Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i ( p i n ) T 0 i ) - m ˙ O u t ( p i n ) T i m )
Figure DE102014209793B4_0044
and taking into account the definition of the specific gas constant R = c p -c v p ˙ i m = R V i m ( Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i ( p i m ) T 0 i ) - m ˙ O u t ( p i n ) T i m )
Figure DE102014209793B4_0045

Auf den Saugrohrdruck ṗim wird die allgemeingültige Trapez-Integrationsformel ((20)) mit der Abtastzeit (sampling time) ts =tn -tn-1 angewandt: p i m = p i m , n = p i m , n 1 + t s 2 ( p ˙ i m , n 1 + p ˙ i m )

Figure DE102014209793B4_0046
On the intake manifold pressure P is the general trapezoidal integration formula (( 20 )) with the sampling time t s = t n -t n-1 applied: p i m = p i m . n = p i m . n - 1 + t s 2 ( p ˙ i m . n - 1 + p ˙ i m )
Figure DE102014209793B4_0046

Alter Saugrohrdruck Pim,n-1 und alter Saugrohrdruckgradient ṗim,n-1 sind zum Zeitpunkt n aus dem vorhergehenden Berechnungsschritt n-1 bekannte Werte. Durch Einsetzen von Gleichung ((43)) in ((44)) wird auch der Saugrohrdruckgradient ṗim eliminiert p i m = p i m , n 1 + t s 2 p ˙ i m , n 1 + t s 2 R V i m ( i = 1 q + r ( m ˙ i n , i ( p i m ) T 0, i ) m ˙ o u t ( p i m ) T i m )

Figure DE102014209793B4_0047
Old intake manifold pressure P im, n-1 and old intake manifold pressure gradient ṗ im, n-1 are known values at time n from the previous calculation step n-1. By inserting equation ((43)) into ((44)), the intake manifold pressure gradient ṗ im is also eliminated p i m = p i m . n - 1 + t s 2 p ˙ i m . n - 1 + t s 2 R V i m ( Σ i = 1 q + r ( m ˙ i n . i ( p i m ) T 0 i ) - m ˙ O u t ( p i m ) T i m )
Figure DE102014209793B4_0047

Die Terme mit zu Beginn der Berechnungen für Zeitpunkt n bekannten Werten werden zur Vereinfachung der weiteren Herleitung zusammengefasst: F 0,1 = p i m , n 1 + 2 t s p ˙ i m , n 1

Figure DE102014209793B4_0048
und D = t s R 2 V i m
Figure DE102014209793B4_0049
The terms with values known at the beginning of the calculations for time n are summarized to simplify the further derivation: F 0.1 = p i m . n - 1 + 2 t s p ˙ i m . n - 1
Figure DE102014209793B4_0048
and D = t s R 2 V i m
Figure DE102014209793B4_0049

Die q vom Saugrohrdruck beeinflussten und die r vom Saugrohrdruck unbeeinflussten Zuflüsse werden separat geschrieben p i m = F 0,1 + D i = 1 q ( m ˙ i n , i ( p i m ) T 0, i ) + D k = 1 r ( m ˙ i n , k T 0, k ) D m ˙ o u t ( p i m ) T i m

Figure DE102014209793B4_0050
The inflows influenced by the intake manifold pressure and the r inflows unaffected by the intake manifold pressure are written separately p i m = F 0.1 + D Σ i = 1 q ( m ˙ i n . i ( p i m ) T 0 i ) + D Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k T 0 k ) - D m ˙ O u t ( p i m ) T i m
Figure DE102014209793B4_0050

Das Ersetzen des Abflussmassenstroms nach Gleichung ((7)) und der Zuflussmassenströme nach Gleichung ((2)) ergibt p i m = F 0,1 + D i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ ( Π i ) T 0, i ) + D k = 1 r ( m ˙ i n , k T 0, k ) D m ˙ o u t ( p i m ) T i m

Figure DE102014209793B4_0051
Replacing the discharge mass flow according to equation (( 7 )) and the inflow mass flows according to equation (( 2 )) results p i m = F 0.1 + D Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ ( Π i ) T 0 i ) + D Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k T 0 k ) - D m ˙ O u t ( p i m ) T i m
Figure DE102014209793B4_0051

Das Ersetzen des Durchflusskoeffizienten an der i-ten Drosselstelle nach Gleichung ((4)) und ((6)) in ((49)) ergibt p i m = F 0,1 + D i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) ( Ψ o f f s e t ( Π i ) Ψ s l o p e ( Π i ) p i m p 0, i ) T 0, i ) + D k = 1 r ( m ˙ i n , k T 0, k ) D ( η s l o p e p i m η o f f s e t ) T i m

Figure DE102014209793B4_0052
und p i m = F 0,1 + D i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ o f f s e t ( Π i ) T 0, i ) D p i m i = 1 q ( A i n , i C ( T 0, i ) Ψ s l o p e ( Π i ) T 0, i ) + D k = 1 r ( m ˙ i n , k T 0, k ) + D η o f f s e t T i m D η s l o p e p i m T i m
Figure DE102014209793B4_0053
Replacing the flow coefficient at the i-th throttle point according to equations ((4)) and ((6)) in ((49)) yields p i m = F 0.1 + D Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) ( Ψ O f f s e t ( Π i ) - Ψ s l O p e ( Π i ) p i m p 0 i ) T 0 i ) + D Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k T 0 k ) - D ( η s l O p e p i m - η O f f s e t ) T i m
Figure DE102014209793B4_0052
and p i m = F 0.1 + D Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ O f f s e t ( Π i ) T 0 i ) - D p i m Σ i = 1 q ( A i n . i C ( T 0 i ) Ψ s l O p e ( Π i ) T 0 i ) + D Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k T 0 k ) + D η O f f s e t T i m - D η s l O p e p i m T i m
Figure DE102014209793B4_0053

Die Terme mit zu Beginn der Berechnungen für Zeitpunkt n bekannten Werten werden zur Vereinfachung der weiteren Herleitung zusammengefasst: F 0,2 = D k = 1 r ( m ˙ i n , k T 0, k )

Figure DE102014209793B4_0054
F 0,3 = D i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ o f f s e t ( Π i ) T 0, i )
Figure DE102014209793B4_0055
F 1,1 = D η o f f s e t
Figure DE102014209793B4_0056
F 2,1 = D i = 1 q ( A i n , i C ( T 0, i ) Ψ s l o p e ( Π i ) T 0, i )
Figure DE102014209793B4_0057
und F 3,1 = D η s l o p e
Figure DE102014209793B4_0058
The terms with values known at the beginning of the calculations for time n are summarized to simplify the further derivation: F 0.2 = D Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k T 0 k )
Figure DE102014209793B4_0054
F 0.3 = D Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ O f f s e t ( Π i ) T 0 i )
Figure DE102014209793B4_0055
F 1.1 = D η O f f s e t
Figure DE102014209793B4_0056
F 2.1 = - D Σ i = 1 q ( A i n . i C ( T 0 i ) Ψ s l O p e ( Π i ) T 0 i )
Figure DE102014209793B4_0057
and F 3.1 = - D η s l O p e
Figure DE102014209793B4_0058

Gleichung ((51)) vereinfacht sich damit zu p i m = ( F 0,1 + F 0,2 + F 0,3 ) + F 1,1 T i m + F 2,1 p i m + F 3,1 p i m T i m

Figure DE102014209793B4_0059
und weiter zu 0 = F 0,1 + F 0,2 + F 0,3 F 3,1 + F 1,1 F 3,1 T i m + F 2,1 1 F 3,1 p i m + p i m T i m
Figure DE102014209793B4_0060
Equation (( 51 )) simplifies itself p i m = ( F 0.1 + F 0.2 + F 0.3 ) + F 1.1 T i m + F 2.1 p i m + F 3.1 p i m T i m
Figure DE102014209793B4_0059
and on to 0 = F 0.1 + F 0.2 + F 0.3 F 3.1 + F 1.1 F 3.1 T i m + F 2.1 - 1 F 3.1 p i m + p i m T i m
Figure DE102014209793B4_0060

Lösung des Gleichungssystems Solution of the system of equations

Die Gleichungen ((39)) und ((58)) bilden ein Gleichungssystem der Variablen Saugrohrdruck pim und Saugrohrtemperatur Tim der Form p i m T i m + a p i m + b T i m + c = 0

Figure DE102014209793B4_0061
und p i m T i m + d p i m + e T i m + f = 0
Figure DE102014209793B4_0062
mit a = G 2,1 G 3,1 , d = F 2,1 1 F 3,1 , b = G 1,1 + G 1,2 1 G 3,1 , e = F 1,1 F 3,1 , c = G 0,1 + G 0,2 + G 0,3 G 3,1 , f = F 0,1 + F 0,2 + F 0,3 F 3,1 .
Figure DE102014209793B4_0063
The equations (( 39 )) and ((58)) form a system of equations of the variables intake manifold pressure p im and intake manifold temperature T im in the form p i m T i m + a p i m + b T i m + c = 0
Figure DE102014209793B4_0061
and p i m T i m + d p i m + e T i m + f = 0
Figure DE102014209793B4_0062
With a = G 2.1 G 3.1 . d = F 2.1 - 1 F 3.1 . b = G 1.1 + G 1.2 - 1 G 3.1 . e = F 1.1 F 3.1 . c = G 0.1 + G 0.2 + G 0.3 G 3.1 . f = F 0.1 + F 0.2 + F 0.3 F 3.1 ,
Figure DE102014209793B4_0063

Als Differenz der Gleichungen ((59)) und ((60)) ergibt sich das linearisierte Saugrohrmodell im aktuellen Betriebspunkt ( a d ) p i m + ( b e ) T i m + c f = 0

Figure DE102014209793B4_0064
The linearized intake manifold model at the current operating point results from the difference between equations ((59)) and ((60)) ( a - d ) p i m + ( b - e ) T i m + c - f = 0
Figure DE102014209793B4_0064

Für b = e würden laut Gleichung ((61)) beliebige Saugrohrtemperaturänderungen keine Änderung des Saugrohrdruck bewirken, was im Widerspruch zur allgemeinen Gasgleichung ((1)) steht. Damit ist der Fall b = e physikalisch nicht relevant. Für b ≠ e lässt sich Gleichung ((61)) umstellen zu T i m = d a b e p i m + f c b e

Figure DE102014209793B4_0065
For b = e, according to equation ((61)), any changes in the intake manifold temperature would not cause a change in the intake manifold pressure, which contradicts the general gas equation ((1)). The case b = e is therefore not physically relevant. Equation ((61)) can be changed for b ≠ e T i m = d - a b - e p i m + f - c b - e
Figure DE102014209793B4_0065

Durch Einsetzen von Gleichung ((62)) in entweder Gleichung ((59)) oder ((60)) ergibt sich jeweils ( d a ) p i m 2 + ( f c a e + b d ) p i m + ( b f c e ) = 0

Figure DE102014209793B4_0066
Substituting equation ((62)) into either equation ((59)) or ((60)) results in each case ( d - a ) p i m 2 + ( f - c - a e + b d ) p i m + ( b f - c e ) = 0
Figure DE102014209793B4_0066

Für a = d würden laut Gleichung ((61)) beliebige Saugrohrdruckänderungen keine Änderung der Saugrohrtemperatur bewirken, was im Widerspruch zur allgemeinen Gasgleichung ((1)) steht. For a = d, according to equation ((61)), any changes in the intake manifold pressure would not cause a change in the intake manifold temperature, which contradicts the general gas equation ((1)).

Damit ist auch der Fall a = d physikalisch nicht relevant. Für a≠d lässt sich Gleichung ((63)) umstellen zu p i m 2 + f c a e + b d d a p i m + b f c e d a = x 2 + P x + Q = 0

Figure DE102014209793B4_0067
The case a = d is therefore not physically relevant. Equation ((63)) can be changed for a ≠ d p i m 2 + f - c - a e + b d d - a p i m + b f - c e d - a = x 2 + P x + Q = 0
Figure DE102014209793B4_0067

Die Lösungsformel der quadratischen Gleichung p i m = P 2 + P 2 4 Q = f c a e + b d 2 ( d a ) ± ( f c a e + b d ) 2 4 ( d a ) 2 b f c e d a

Figure DE102014209793B4_0068
liefert für die praktisch relevanten Fälle für den Zeitpunkt n immer zwei Lösungen. Als Näherung des Saugrohrdrucks für den Zeitpunkt n wird wegen der real vorhandenen Stetigkeit des Saugrohrdrucks jeweils die näher an der alten Lösung für den Zeitpunkt n-1 liegende Lösung verwendet.The solution formula of the quadratic equation p i m = - P 2 + P 2 4 - Q = - f - c - a e + b d 2 ( d - a ) ± ( f - c - a e + b d ) 2 4 ( d - a ) 2 - b f - c e d - a
Figure DE102014209793B4_0068
always provides two solutions for the practically relevant cases for time n. As an approximation of the intake manifold pressure for the point in time n, the solution closer to the old solution for the point in time n-1 is used in each case because of the actually existing continuity of the intake manifold pressure.

Zusammenfassend werden Saugrohrdruck pim und Saugrohrtemperatur Tim für den Zeitpunkt n aus den Gleichungen ((60)), ((62)) und ((65)) modelliert als p i m , m d l = f c a e + b d 2 ( d a ) ± ( f c a e + b d ) 2 4 ( d a ) 2 b f c e d a

Figure DE102014209793B4_0069
und T i m , m d l = d a b e p i m + f c b e
Figure DE102014209793B4_0070
mit a = G 2,1 G 3,1 ,
Figure DE102014209793B4_0071
b = G 1,1 + G 1,2 1 G 3,1 ,
Figure DE102014209793B4_0072
c = G 0,1 + G 0,2 + G 0,3 G 3,1 ,
Figure DE102014209793B4_0073
d = F 2,1 1 F 3,1 ,
Figure DE102014209793B4_0074
e = F 1,1 F 3,1 ,
Figure DE102014209793B4_0075
f = F 0,1 + F 0,2 + F 0,3 F 3,1 ,
Figure DE102014209793B4_0076
D = t s R 2 V i m ,
Figure DE102014209793B4_0077
E = t s R T i m , m d l , n 1 2 V i m p i m , m d l , n 1 ,
Figure DE102014209793B4_0078
F 0,1 = p i m , m d l , n 1 + t s 2 p ˙ i m , m d l , n 1 ,
Figure DE102014209793B4_0079
F 0,2 = D k = 1 r ( m ˙ i n , k T 0, k ) ,
Figure DE102014209793B4_0080
F 0,3 = D i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ o f f s e t ( Π i ) T 0, i ) ,
Figure DE102014209793B4_0081
F 1,1 = D η o f f s e t ,
Figure DE102014209793B4_0082
F 2,1 = D i = 1 q ( A i n , i C ( T 0, i ) Ψ s l o p e ( Π i ) T 0, i ) ,
Figure DE102014209793B4_0083
F 3,1 = D η s l o p e ,
Figure DE102014209793B4_0084
G 0,1 = T i m , m d l , n 1 + t s 2 T ˙ i m , m d l , n 1 ,
Figure DE102014209793B4_0085
G 0,2 = E k = 1 r ( m ˙ i n , k T 0, k ) ,
Figure DE102014209793B4_0086
G 0,3 = E i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ o f f s e t ( Π i ) T 0, i ) ,
Figure DE102014209793B4_0087
G 1,1 = E k = 1 r ( m ˙ i n , k ) ,
Figure DE102014209793B4_0088
G 1,2 = E i = 1 q ( A i n , i p 0, i C ( T 0, i ) Ψ o f f s e t ( Π i ) ) ,
Figure DE102014209793B4_0089
G 2,1 = E i = 1 q ( A i n , i C ( T 0, i ) Ψ s l o p e ( Π i ) T 0, i )
Figure DE102014209793B4_0090
und G 3,1 = E i = 1 q ( A i n , i C ( T 0, i ) Ψ s l o p e ( Π i ) ) .
Figure DE102014209793B4_0091
In summary, intake manifold pressure p im and intake manifold temperature T im for the time n from the equations ((60)), ((62)) and ((65)) are modeled as p i m . m d l = - f - c - a e + b d 2 ( d - a ) ± ( f - c - a e + b d ) 2 4 ( d - a ) 2 - b f - c e d - a
Figure DE102014209793B4_0069
and T i m . m d l = d - a b - e p i m + f - c b - e
Figure DE102014209793B4_0070
With a = G 2.1 G 3.1 .
Figure DE102014209793B4_0071
b = G 1.1 + G 1.2 - 1 G 3.1 .
Figure DE102014209793B4_0072
c = G 0.1 + G 0.2 + G 0.3 G 3.1 .
Figure DE102014209793B4_0073
d = F 2.1 - 1 F 3.1 .
Figure DE102014209793B4_0074
e = F 1.1 F 3.1 .
Figure DE102014209793B4_0075
f = F 0.1 + F 0.2 + F 0.3 F 3.1 .
Figure DE102014209793B4_0076
D = t s R 2 V i m .
Figure DE102014209793B4_0077
e = t s R T i m . m d l . n - 1 2 V i m p i m . m d l . n - 1 .
Figure DE102014209793B4_0078
F 0.1 = p i m . m d l . n - 1 + t s 2 p ˙ i m . m d l . n - 1 .
Figure DE102014209793B4_0079
F 0.2 = D Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k T 0 k ) .
Figure DE102014209793B4_0080
F 0.3 = D Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ O f f s e t ( Π i ) T 0 i ) .
Figure DE102014209793B4_0081
F 1.1 = D η O f f s e t .
Figure DE102014209793B4_0082
F 2.1 = - D Σ i = 1 q ( A i n . i C ( T 0 i ) Ψ s l O p e ( Π i ) T 0 i ) .
Figure DE102014209793B4_0083
F 3.1 = - D η s l O p e .
Figure DE102014209793B4_0084
G 0.1 = T i m . m d l . n - 1 + t s 2 T ˙ i m . m d l . n - 1 .
Figure DE102014209793B4_0085
G 0.2 = e Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k T 0 k ) .
Figure DE102014209793B4_0086
G 0.3 = e Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ O f f s e t ( Π i ) T 0 i ) .
Figure DE102014209793B4_0087
G 1.1 = - e Σ k = 1 r ( m ˙ i n . k ) .
Figure DE102014209793B4_0088
G 1.2 = - e Σ i = 1 q ( A i n . i p 0 i C ( T 0 i ) Ψ O f f s e t ( Π i ) ) .
Figure DE102014209793B4_0089
G 2.1 = - e Σ i = 1 q ( A i n . i C ( T 0 i ) Ψ s l O p e ( Π i ) T 0 i )
Figure DE102014209793B4_0090
and G 3.1 = e Σ i = 1 q ( A i n . i C ( T 0 i ) Ψ s l O p e ( Π i ) ) ,
Figure DE102014209793B4_0091

Abgleich des Saugrohrmodells auf den gemessenen GaszustandAdjustment of the intake manifold model to the measured gas condition

Im quasistationären Betrieb, d.h. nachdem alle Eingangssignale in das Saugrohrmodell für mehrere Sekunden im Wesentlichen konstant gewesen sind, ist es vorteilhaft, wenn das Saugrohrmodell den mit dem Sensor messbaren Saugrohrdruck pim,mdl = pim,mes und die messbare Saugrohrtemperatur Tim,mdl = Tim,mes ausgibt. Die durch die Gleichungen ((66)) und ((67)) gegebenen Form des Saugrohrmodells kann dies nicht sicherstellen, da sie nicht vom gemessenen Saugrohrdruck pim,mes oder von der gemessenen Saugrohrtemperatur Tim,mes abhängig sind. Insbesondere die zu Gleichung ((11)) angenommene Vernachlässigung von Wärmeübergängen durch die Saugrohrwand verfälscht das Saugrohrmodell stationär signifikant. Um Messwerte und Modellausgänge stationär trotzdem zusammenzuführen, sind drei Verfahren möglich:

  • 1. Beobachterkorrektur: Beispielsweise ein oder mehrere Eingänge des Modells können automatisch so korrigiert werden, dass die Modellabweichungen Tim,mes - Tim,mdl und/oder pim,mes - pim,mdl minimiert werden.
In quasi-stationary operation, i.e. after all the input signals to the intake manifold model have been essentially constant for several seconds, it is advantageous if the intake manifold model measures the intake manifold pressure p im, mdl = p im, mes and the measurable intake manifold temperature T im, mdl = T im, mes outputs. The shape of the intake manifold model given by equations ((66)) and ((67)) cannot ensure this, since they are not dependent on the measured intake manifold pressure p im, mes or the measured intake manifold temperature T im, mes . In particular, the neglect of heat transfers through the intake manifold wall, assumed for equation ((11)), significantly falsifies the intake manifold model in a stationary manner. In order to merge measured values and model outputs in a stationary manner, three methods are possible:
  • 1. Observer correction: For example, one or more inputs of the model can be corrected automatically so that the model deviations T im, mes - T im, mdl and / or p im, mes - p im, mdl are minimized.

Hierfür wird in dem quasistationären Betrieb ein Temperaturmesswert des Gases bereitgestellt, der repräsentativ ist für eine Temperatur des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt. Abhängig von der Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt und dem bereitgestellten Temperaturmesswert wird ein Temperaturkorrekturwert ermittelt. Der Temperaturkorrekturwert wird dem Saugrohrmodell zugeordnet und zumindest in einem instationären Betrieb und dem quasistationären Betrieb wird die Modelltemperatur für den aktuellen Zustand abhängig von dem Temperaturkorrekturwert mittels des Saugrohrmodells ermittelt.For this purpose, a temperature measurement value of the gas is provided in the quasi-stationary operation, which is representative of a temperature of the gas at the current time. A temperature correction value is determined depending on the model temperature for the current time and the temperature measurement value provided. The temperature correction value is assigned to the intake manifold model and at least in one Unsteady-state operation and quasi-steady-state operation, the model temperature for the current state is determined depending on the temperature correction value by means of the intake manifold model.

Der Temperaturkorrekturwert wird beispielsweise derart ermittelt, dass die Differenz zwischen Modelltemperatur und Temperaturmesswert minimiert wird. Beispielsweise wird mittels des Temperaturkorrekturwerts die Modellgröße „Temperatur des Drosselklappenmassenstroms“ des Saugrohrmodells korrigiert. Möglich ist alternativ oder zusätzlich auch die Einführung eines zusätzlichen, nicht physikalisch modellierten Modelleingangs „Wärmestrom durch die Saugrohrwand“, der derart mittels des Temperaturkorrekturwerts korrigiert wird, dass die Differenz zwischen Modelltemperatur und Temperaturmesswert minimiert wird.The temperature correction value is determined, for example, in such a way that the difference between the model temperature and the temperature measured value is minimized. For example, the model variable “temperature of the throttle valve mass flow” of the intake manifold model is corrected using the temperature correction value. As an alternative or in addition, it is also possible to introduce an additional, non-physically modeled model input “heat flow through the intake manifold wall”, which is corrected using the temperature correction value in such a way that the difference between the model temperature and the temperature measured value is minimized.

Alternativ oder zusätzlich wird in dem quasistationären Betrieb ein Druckmesswert des Gases bereitgestellt, der repräsentativ ist für einen Druck des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt. Ein Druckkorrekturwert wird ermittelt abhängig von dem Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt und dem bereitgestellten Druckmesswert. Der Druckkorrekturwert wird dem Saugrohrmodell zugeordnet und zumindest in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand wird der Modelldruck für den aktuellen Zustand abhängig von dem Druckkorrekturwert mittels des Saugrohrmodells ermittelt.Alternatively or additionally, a pressure measurement value of the gas which is representative of a pressure of the gas at the current time is provided in the quasi-stationary operation. A pressure correction value is determined depending on the model pressure for the current point in time and the pressure measurement value provided. The pressure correction value is assigned to the intake manifold model and at least in the first and the second operating state, the model pressure for the current state is determined depending on the pressure correction value by means of the intake manifold model.

Der Druckkorrekturwert wird beispielsweise derart ermittelt, dass die Differenz zwischen Modelldruck und Druckmesswert minimiert wird. Beispielsweise wird eine Modellgröße des Saugrohrmodells, die repräsentativ ist für die wirksame Querschnittsfläche der Drosselklappe derart mittels des Druckkorrekturwerts korrigiert, dass die Differenz zwischen Modelldruck und Druckmesswert minimiert wird.The pressure correction value is determined, for example, in such a way that the difference between model pressure and pressure measurement value is minimized. For example, a model size of the intake manifold model that is representative of the effective cross-sectional area of the throttle valve is corrected by means of the pressure correction value such that the difference between the model pressure and the pressure measurement value is minimized.

2. Inkrementelle Modellkorrektur: Alternativ oder zusätzlich werden die Modelltemperatur und/oder der Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Temperaturmesswert und/oder Druckmesswert angepasst, indem die Modelltemperatur und/oder der Modelldruck um einen vorgegebenen Faktor in Richtung des Temperaturmesswerts und/oder des Druckmesswerts korrigiert werden. Hierzu werden insbesondere die Modellausgänge Tim,mdl und pim,mdl aus Gleichungen ((66)), ((67) in jedem Abtastschritt um vorgegebene, zu kalibrierende Inkremente Tim,inc und pim,inc in Richtung Messwerte verschoben: p i m , m d l , c o r 1 = p i m , m d l + sgn ( p i m , m e s p i m , m d l ) T i n c

Figure DE102014209793B4_0092
und T i m , m d l , c o r 1 = T i m , m d l + sgn ( T i m , m e s T i m , m d l ) T i n c
Figure DE102014209793B4_0093
2. Incremental model correction: As an alternative or in addition, the model temperature and / or the model pressure for the current point in time are adjusted depending on the temperature measurement value and / or pressure measurement value provided by the model temperature and / or the model pressure in the direction of the temperature measurement value and / or of the pressure reading are corrected. For this purpose, in particular the model outputs T im, mdl and p im, mdl from equations ((66)), ((67) are shifted in each scanning step by predetermined increments T im, inc and p im, inc to be measured in the direction of measured values: p i m . m d l . c O r 1 = p i m . m d l + sgn ( p i m . m e s - p i m . m d l ) T i n c
Figure DE102014209793B4_0092
and T i m . m d l . c O r 1 = T i m . m d l + sgn ( T i m . m e s - T i m . m d l ) T i n c
Figure DE102014209793B4_0093

Die Parameter des Saugrohrmodells ((66)), ((67)) müssen entsprechend korrigiert werden: E = t s R T i m , m d l , c o r 1, n 1 2 V i m p i m , m d l , c o r 1, n 1

Figure DE102014209793B4_0094
F 0,1 = p i m , m d l , c o r 1, n 1 + t s 2 p ˙ i m , m d l , c o r 1, n 1
Figure DE102014209793B4_0095
und G 0,1 = T i m , m d l , c o r 1, n 1 + t s 2 T ˙ i m , m d l , c o r 1, n 1 .
Figure DE102014209793B4_0096
The parameters of the intake manifold model ((66)), ((67)) must be corrected accordingly: e = t s R T i m . m d l . c O r 1, n - 1 2 V i m p i m . m d l . c O r 1, n - 1
Figure DE102014209793B4_0094
F 0.1 = p i m . m d l . c O r 1, n - 1 + t s 2 p ˙ i m . m d l . c O r 1, n - 1
Figure DE102014209793B4_0095
and G 0.1 = T i m . m d l . c O r 1, n - 1 + t s 2 T ˙ i m . m d l . c O r 1, n - 1 ,
Figure DE102014209793B4_0096

3. Anteilige Modellkorrektur: Alternativ oder zusätzlich werden die Modelltemperatur und/oder der Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Temperaturmesswert und/oder Druckmesswert angepasst, indem die Modelltemperatur abhängig von dem Betrag der Differenz der Modelltemperatur und dem bereitgestellten Temperaturmesswert in Richtung des Temperaturmesswerts korrigiert wird und/oder indem der Modelldruck abhängig von dem Betrag der Differenz des Modelldrucks und dem bereitgestellten Druckmesswert in Richtung des Druckmesswerts korrigiert wird. Es werden also insbesondere die Modellausgänge Tim,mdl und pim,mdl aus Gleichungen ((66)), ((67) in jedem Abtastschritt um zu kalibrierende Anteile der Modellfehler FTim,inc und Fpim,inc in Richtung Messwerte verschoben: p i m , m d l , c o r 2 = p i m , m d l + ( p i m , m e s p i m , m d l ) F p i n c

Figure DE102014209793B4_0097
und T i m , m d l , c o r 2 = T i m , m d l + ( T i m , m e s T i m , m d l ) F T i n c
Figure DE102014209793B4_0098
3. Proportional model correction: Alternatively or additionally, the model temperature and / or the model pressure for the current point in time are adjusted depending on the temperature measurement value and / or pressure measurement value provided, by the model temperature depending on the amount of the difference between the model temperature and the temperature measurement value provided in the direction of the temperature measurement value is corrected and / or in that the model pressure is corrected in the direction of the pressure measurement value depending on the amount of the difference in the model pressure and the pressure measurement value provided. In particular, the model outputs T im, mdl and p im, mdl from equations ((66)), ((67) are shifted in each scanning step by parts of the model errors FT im, inc and Fp im, inc to be calibrated in the direction of measured values: p i m . m d l . c O r 2 = p i m . m d l + ( p i m . m e s - p i m . m d l ) F p i n c
Figure DE102014209793B4_0097
and T i m . m d l . c O r 2 = T i m . m d l + ( T i m . m e s - T i m . m d l ) F T i n c
Figure DE102014209793B4_0098

Die Parameter des Saugrohrmodells ((66)), ((67)) müssen entsprechend korrigiert werden: E = t s R T i m , m d l , c o r 2, n 1 2 V i m p i m , m d l , c o r 2, n 1

Figure DE102014209793B4_0099
F 0,1 = p i m , m d l , c o r 2, n 1 + t s 2 p ˙ i m , m d l , c o r 2, n 1
Figure DE102014209793B4_0100
und G 0,1 = T i m , m d l , c o r 2, n 1 + t s 2 T ˙ i m , m d l , c o r 2, n 1 .
Figure DE102014209793B4_0101
The parameters of the intake manifold model ((66)), ((67)) must be corrected accordingly: e = t s R T i m . m d l . c O r 2, n - 1 2 V i m p i m . m d l . c O r 2, n - 1
Figure DE102014209793B4_0099
F 0.1 = p i m . m d l . c O r 2, n - 1 + t s 2 p ˙ i m . m d l . c O r 2, n - 1
Figure DE102014209793B4_0100
and G 0.1 = T i m . m d l . c O r 2, n - 1 + t s 2 T ˙ i m . m d l . c O r 2, n - 1 ,
Figure DE102014209793B4_0101

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren lässt sich in Serienmotorsteuergeräten der Einfluss schneller Änderungen der Temperatur des Gases im Ansaugtrakt 1 auf die Zylinderluftmasse genauer beschreiben als dies aufgrund einer Messung mit einem für Serienmotoren verfügbaren Temperatursensoren möglich ist. Durch die genauere Kraftstoffzumessung infolge der genaueren Bestimmung der Zylinderluftmasse können Schadstoffemissionen des Brennkraftmaschine vermindert werden.With the proposed method, the influence of rapid changes in the temperature of the gas in the intake tract 1 on the cylinder air mass can be described more precisely in series engine control devices than is possible on the basis of a measurement with a temperature sensor available for series engines. Due to the more precise fuel metering as a result of the more precise determination of the cylinder air mass, pollutant emissions of the internal combustion engine can be reduced.

Die Steuervorrichtung 25 ist dazu ausgebildet, das oben beschriebene Vorgehen auszuführen und so insbesondere die Zylinderluftmasse, die sich nach Schließen der Gaswechselventile in dem jeweiligen Zylinder befindet, zu ermitteln.The control device 25 is designed to carry out the procedure described above and thus in particular to determine the cylinder air mass which is in the respective cylinder after the gas exchange valves have been closed.

Die Steuervorrichtung weist insbesondere einen Programm- und Datenspeicher auf und eine entsprechende Recheneinheit, wie einen Mikroprozessor.The control device has, in particular, a program and data memory and a corresponding computing unit, such as a microprocessor.

Claims (8)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine umfassend einen Ansaugtrakt (1) und einen oder mehrere Zylinder (Z1 bis Z4), denen jeweils Gaseinlassventile (12) und Gasauslassventile (13) zugeordnet sind, wobei Gaswechselventile Gaseinlassventile (12) und Gasauslassventile (13) umfassen, bei dem in einem ersten Betriebszustand - zyklisch eine Modelltemperatur eines Gases im Ansaugtrakt (1) für einen aktuellen Zeitpunkt ermittelt wird abhängig von einem vorgegebenen Saugrohrmodell und frei von einem Temperaturmesswert des Gases, der dem aktuellem Zeitpunkt zugeordnet ist, - wobei die Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt ermittelt wird abhängig von einer Modelltemperatur, die für einen vorangegangenen Zeitpunkt ermittelt wurde, - abhängig von der für den aktuellen Zeitpunkt ermittelten Modelltemperatur eine Zylinderluftmasse ermittelt wird, die sich nach Schließen der Gaswechselventile in dem jeweiligen Zylinder befindet, bei dem in einem zweiten Betriebszustand - ein Temperaturmesswert des Gases bereitgestellt wird, der repräsentativ ist für eine Temperatur des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt, - ein Temperaturkorrekturwert abhängig von der Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt und dem bereitgestellten Temperaturmesswert ermittelt wird, - der Temperaturkorrekturwert dem Saugrohrmodell zugeordnet wird und - zumindest in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand die Modelltemperatur für den aktuellen Zustand abhängig von dem Temperaturkorrekturwert mittels des Saugrohrmodells ermittelt wird und bei dem die Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Temperaturmesswert angepasst wird, indem die Modelltemperatur um einen vorgegebenen Faktor in Richtung des Temperaturmesswerts korrigiert wird. Method for operating an internal combustion engine comprising an intake tract (1) and one or more cylinders (Z1 to Z4), to which gas inlet valves (12) and gas outlet valves (13) are assigned, wherein gas exchange valves include gas inlet valves (12) and gas outlet valves (13) which - in a first operating state - a model temperature of a gas in the intake tract (1) is determined cyclically for a current point in time depending on a predefined intake manifold model and free of a temperature measurement value of the gas which is assigned to the current point in time - the model temperature for the current point in time is determined depending on a model temperature, which was determined for a previous point in time, - depending on the model temperature determined for the current point in time, a cylinder air mass is determined which, after the gas exchange valves are closed, is located in the respective cylinder, in which in a second operating state T temperature measurement value of the gas is provided, which is representative of a temperature of the gas at the current time, - a temperature correction value is determined depending on the model temperature for the current time and the temperature measurement value provided, - the temperature correction value is assigned to the intake manifold model and - at least in the first and the second operating state, the model temperature for the current state is determined as a function of the temperature correction value by means of the intake manifold model and in which the model temperature for the current time is adapted as a function of the temperature measurement value provided, by correcting the model temperature in the direction of the temperature measurement value. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine umfassend einen Ansaugtrakt (1) und einen oder mehrere Zylinder (Z1 bis Z4), denen jeweils Gaseinlassventile (12) und Gasauslassventile (13) zugeordnet sind, wobei Gaswechselventile Gaseinlassventile (12) und Gasauslassventile (13) umfassen, bei dem in einem ersten Betriebszustand - zyklisch eine Modelltemperatur eines Gases im Ansaugtrakt (1) für einen aktuellen Zeitpunkt ermittelt wird abhängig von einem vorgegebenen Saugrohrmodell und frei von einem Temperaturmesswert des Gases, der dem aktuellem Zeitpunkt zugeordnet ist, - wobei die Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt ermittelt wird abhängig von einer Modelltemperatur, die für einen vorangegangenen Zeitpunkt ermittelt wurde, - abhängig von der für den aktuellen Zeitpunkt ermittelten Modelltemperatur eine Zylinderluftmasse ermittelt wird, die sich nach Schließen der Gaswechselventile in dem jeweiligen Zylinder befindet, bei dem in einem zweiten Betriebszustand - ein Temperaturmesswert des Gases bereitgestellt wird, der repräsentativ ist für eine Temperatur des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt, - ein Temperaturkorrekturwert abhängig von der Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt und dem bereitgestellten Temperaturmesswert ermittelt wird, - der Temperaturkorrekturwert dem Saugrohrmodell zugeordnet wird und - zumindest in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand die Modelltemperatur für den aktuellen Zustand abhängig von dem Temperaturkorrekturwert mittels des Saugrohrmodells ermittelt wird und bei dem die Modelltemperatur für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Temperaturmesswert angepasst wird, indem die Modelltemperatur abhängig von dem Betrag der Differenz der Modelltemperatur und dem bereitgestellten Temperaturmesswert in Richtung des Temperaturmesswerts korrigiert wird.Method for operating an internal combustion engine comprising an intake tract (1) and one or more cylinders (Z1 to Z4), to which gas inlet valves (12) and gas outlet valves (13) are assigned, wherein gas exchange valves include gas inlet valves (12) and gas outlet valves (13) that in a first operating state - a model temperature of a gas in the intake tract (1) is determined cyclically for a current point in time depending on a predetermined intake manifold model and free of a temperature measurement value of the gas which is assigned to the current point in time, the model temperature for the current point in time is determined as a function of a model temperature which was determined for a previous point in time, - Depending on the model temperature determined for the current point in time, a cylinder air mass is determined which is in the respective cylinder after the gas exchange valves have been closed, in the second operating state a temperature measurement value of the gas is provided which is representative of a temperature of the gas at the current time, a temperature correction value is determined depending on the model temperature for the current time and the temperature measurement value provided, - The temperature correction value is assigned to the intake manifold model and - At least in the first and the second operating state, the model temperature for the current state is determined as a function of the temperature correction value by means of the intake manifold model and in which the model temperature for the current time is adapted as a function of the temperature measurement value provided, by the model temperature as a function of the amount of the difference the model temperature and the provided temperature measurement value are corrected in the direction of the temperature measurement value. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zyklisch ein Modelldruck eines Gases im Ansaugtrakt (1) für einen aktuellen Zeitpunkt ermittelt wird abhängig von dem vorgegebenen Saugrohrmodell und frei von einem Druckmesswert des Gases, der dem aktuellem Zeitpunkt zugeordnet ist, - wobei der Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt ermittelt wird abhängig von einem Modelldruck, der für einen vorangegangenen Zeitpunkt ermittelt wurde, - abhängig von dem für den aktuellen Zeitpunkt ermittelten Modelldruck die Zylinderluftmasse ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, in which a model pressure of a gas in the intake tract (1) is determined cyclically for a current point in time depending on the predefined intake manifold model and free of a pressure measurement value of the gas which is assigned to the current point in time, the model pressure for the current time is determined depending on a model pressure that was determined for a previous time, - The cylinder air mass is determined depending on the model pressure determined for the current point in time. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem in dem zweiten Betriebszustand - ein Druckmesswert des Gases bereitgestellt wird, der repräsentativ ist für einen Druck des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt, - ein Druckkorrekturwert ermittelt wird abhängig von dem Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt und dem bereitgestellten Druckmesswert, - der Druckkorrekturwert dem Saugrohrmodell zugeordnet wird und - zumindest in dem ersten und dem zweiten Betriebszustand der Modelldruck für den aktuellen Zustand abhängig von dem Druckkorrekturwert mittels des Saugrohrmodells ermittelt wird.Procedure according to Claim 3 , in which in the second operating state - a pressure measurement value of the gas is provided which is representative of a pressure of the gas at the current time, - a pressure correction value is determined depending on the model pressure for the current time and the pressure measurement value provided, - the pressure correction value the Suction pipe model is assigned and - at least in the first and the second operating state, the model pressure for the current state is determined as a function of the pressure correction value by means of the suction pipe model. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem in dem zweiten Betriebszustand - der Druckmesswert des Gases bereitgestellt wird, der repräsentativ ist für einen Druck des Gases zu dem aktuellen Zeitpunkt und - der Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Druckmesswert angepasst wird.Procedure according to Claim 4 , in which in the second operating state - the pressure measurement value of the gas is provided, which is representative of a pressure of the gas at the current time and - the model pressure for the current time is adjusted depending on the pressure measurement value provided. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Druckmesswert angepasst wird, indem der Modelldruck um einen vorgegebenen Faktor in Richtung des Druckmesswerts korrigiert wird.Procedure according to Claim 5 , in which the model pressure for the current time is adjusted depending on the pressure measurement value provided by correcting the model pressure by a predetermined factor in the direction of the pressure measurement value. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Modelldruck für den aktuellen Zeitpunkt abhängig von dem bereitgestellten Druckmesswert angepasst wird, indem der Modelldruck abhängig von dem Betrag der Differenz des Modelldrucks und dem bereitgestellten Druckmesswert in Richtung des Druckmesswerts korrigiert wird.Procedure according to Claim 5 , in which the model pressure for the current time is adjusted depending on the pressure measurement value provided, by correcting the model pressure depending on the amount of the difference in the model pressure and the pressure measurement value provided in the direction of the pressure measurement value. Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine umfassend einen Ansaugtrakt (1) und einen oder mehrere Zylinder (Z1 bis Z4), denen jeweils Gaseinlassventile (12) und Gasauslassventile (13) zugeordnet sind, wobei Gaswechselventile Gaseinlassventile (12) und Gasauslassventile (13) umfassen, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.Device for operating an internal combustion engine comprising an intake tract (1) and one or more cylinders (Z1 to Z4), to which gas inlet valves (12) and gas outlet valves (13) are assigned, wherein gas exchange valves include gas inlet valves (12) and gas outlet valves (13), wherein the device is designed to be a method according to one of the Claims 1 to 7 perform.
DE102014209793.2A 2014-05-22 2014-05-22 Method and device for operating an internal combustion engine Active DE102014209793B4 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014209793.2A DE102014209793B4 (en) 2014-05-22 2014-05-22 Method and device for operating an internal combustion engine
KR1020167035699A KR20170007460A (en) 2014-05-22 2015-04-29 Method and device for operating an internal combustion engine
PCT/EP2015/059300 WO2015176930A1 (en) 2014-05-22 2015-04-29 Method and device for operating an internal combustion engine
US15/312,241 US10240546B2 (en) 2014-05-22 2015-04-29 Method and device for operating an internal combustion engine
CN201580026475.0A CN106460698A (en) 2014-05-22 2015-04-29 Method and device for operating an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014209793.2A DE102014209793B4 (en) 2014-05-22 2014-05-22 Method and device for operating an internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014209793A1 DE102014209793A1 (en) 2015-11-26
DE102014209793B4 true DE102014209793B4 (en) 2020-02-06

Family

ID=53174998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014209793.2A Active DE102014209793B4 (en) 2014-05-22 2014-05-22 Method and device for operating an internal combustion engine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10240546B2 (en)
KR (1) KR20170007460A (en)
CN (1) CN106460698A (en)
DE (1) DE102014209793B4 (en)
WO (1) WO2015176930A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014209793B4 (en) 2014-05-22 2020-02-06 Continental Automotive Gmbh Method and device for operating an internal combustion engine
JP6328201B2 (en) * 2016-10-05 2018-05-23 三菱電機株式会社 Control device for internal combustion engine
FR3086336B1 (en) * 2018-09-24 2020-09-04 Continental Automotive France CONTROL PROCESS OF AN AIR-COOLED INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0886725B1 (en) * 1996-03-15 1999-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Process for model-assisted determination of fresh air mass flowing into the cylinder of an internal combustion engine with external exhaust-gas recycling
EP0820559B1 (en) * 1995-04-10 1999-09-15 Siemens Aktiengesellschaft Process for finding the mass of air entering the cylinders of an internal combustion engine with the aid of a model
DE112010004825T5 (en) * 2009-12-15 2012-09-20 Hitachi, Ltd. Engine control device

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2615811B2 (en) * 1988-04-22 1997-06-04 トヨタ自動車株式会社 Fuel injection amount control device for internal combustion engine
US5931140A (en) * 1997-05-22 1999-08-03 General Motors Corporation Internal combustion engine thermal state model
DE19739901B4 (en) * 1997-09-11 2008-04-17 Robert Bosch Gmbh Method and device for controlling an internal combustion engine depending on operating parameters
WO2003033897A1 (en) * 2001-10-15 2003-04-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Suction air volume estimating device for internal combustion engine
JP3922277B2 (en) * 2004-09-06 2007-05-30 トヨタ自動車株式会社 Air quantity estimation device for internal combustion engine
JP4222308B2 (en) * 2005-01-11 2009-02-12 トヨタ自動車株式会社 Air quantity estimation device for internal combustion engine
DE102008005958B4 (en) * 2008-01-24 2009-12-10 Continental Automotive Gmbh Method and device for identifying a faulty pressure sensor in an intake tract of an internal combustion engine
CN102137995A (en) * 2008-09-01 2011-07-27 丰田自动车株式会社 Internal combustion engine system control device
CN102713223B (en) * 2010-01-18 2015-05-06 丰田自动车株式会社 Gas state estimation device for internal combustion engine
JP5328967B1 (en) 2012-10-25 2013-10-30 三菱電機株式会社 Cylinder intake air amount estimation device for internal combustion engine
US9494092B2 (en) * 2013-03-13 2016-11-15 GM Global Technology Operations LLC System and method for predicting parameters associated with airflow through an engine
DE102014209793B4 (en) 2014-05-22 2020-02-06 Continental Automotive Gmbh Method and device for operating an internal combustion engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0820559B1 (en) * 1995-04-10 1999-09-15 Siemens Aktiengesellschaft Process for finding the mass of air entering the cylinders of an internal combustion engine with the aid of a model
EP0886725B1 (en) * 1996-03-15 1999-08-25 Siemens Aktiengesellschaft Process for model-assisted determination of fresh air mass flowing into the cylinder of an internal combustion engine with external exhaust-gas recycling
DE112010004825T5 (en) * 2009-12-15 2012-09-20 Hitachi, Ltd. Engine control device

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
F. Karlsson: Modelling the Intake Manifold Dynamics in a Diesel Engine. Linköping, 2. April 2001. - Examensarbeit *
R. v.Basshuysen, F. Schäfer: Handbuch Verbrennungsmotor. 2., verbesserte Auflage. Braunschweig/Wiesbaden : Vieweg, Juni 2002. 557-559. - ISBN 3-528-13933-1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014209793A1 (en) 2015-11-26
CN106460698A (en) 2017-02-22
US10240546B2 (en) 2019-03-26
KR20170007460A (en) 2017-01-18
US20170122240A1 (en) 2017-05-04
WO2015176930A1 (en) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015211808B4 (en) Control device for internal combustion engine
DE102013216073B4 (en) Method and device for operating an internal combustion engine
DE102004062018B4 (en) Method for operating an internal combustion engine
EP3308007B1 (en) Air charge determination, engine control unit and internal combustion engine
DE102007035314B4 (en) Method and device for operating an internal combustion engine
DE102007039691A1 (en) Modeling method and control unit for an internal combustion engine
DE102008032935B4 (en) Method for calculating a combustion chamber pressure in real time
DE102014209793B4 (en) Method and device for operating an internal combustion engine
EP2162802B1 (en) Method and device for operating an internal combustion engine
DE102009055120B4 (en) Method for checking a function of an actuator or a sensor, method for calibrating an actuator or a sensor and corresponding device
DE102014211162B4 (en) Method and device for filling detection in a cylinder of an internal combustion engine
DE102014226181A1 (en) Method and apparatus for testing a pressure-based mass flow sensor in an air supply system for an internal combustion engine
DE102007035312B4 (en) Method and device for operating an internal combustion engine
DE102010002849B4 (en) Method and device for determining a modeling value for a pressure in an engine system with an internal combustion engine and a computer program product
DE102005055952A1 (en) Method for operating internal-combustion engine, involves detection and determination of residual gas partial pressure of residual gas in combustion chamber
DE102006035096A1 (en) Method and device for operating an internal combustion engine
DE102005058225B3 (en) Internal combustion engine operating method for vehicle, involves determining cylinder-tank ventilation fuel mass depending on tank ventilation value that is determined according to number of summed partial volumes for period
EP0928366B1 (en) Secondary-air system for an internal combustion engine
DE102012004556A1 (en) Method for determining mass flow of combustion air supplied to supercharged direct-injection diesel engine, involves determining combustion air mass flow rate as function of detected oxygen concentration of mass flow of combustion air
DE60205732T2 (en) METHOD FOR CALCULATING THE AIR MASS AND A COMPUTER FOR FUEL INJECTION USED IN A COMBUSTION ENGINE
DE102017219175A1 (en) Method for determining a cylinder charge of an internal combustion engine with a variable valve lift
DE102005015110B3 (en) Method for acquiring a replacement parameter for an ambient pressure for controlling a vehicle internal combustion engine comprises determining a starting value of the ambient pressure and further processing
DE102013213871B4 (en) Method and device for operating an internal combustion engine
DE112018002483T5 (en) CONTROL DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE102018207708A1 (en) Method and device for operating a supercharged internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE

R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE